Le feutre de stockage d'énergie en fibres pré-oxydées est un matériau de stockage d'énergie haute performance avec
fibre préoxydée Comme matériau principal, il présente d'excellentes propriétés d'isolation électrique, de gestion thermique et mécaniques. Il est largement utilisé dans les batteries et les systèmes de stockage d'énergie, notamment dans les environnements à haute température et à forte sollicitation. Voici une présentation détaillée du feutre de stockage d'énergie en fibres préoxydées :
Composition et structure du matériau : le feutre de stockage d'énergie en fibres préoxydées est principalement composé de fibres préoxydées. Ces fibres (appelées fibres préoxydées) sont obtenues par oxydation à haute température de fibres de polyacrylonitrile (PAN), qui présentent une stabilité thermique élevée et d'excellentes propriétés mécaniques. La fibre préoxydée est transformée en feutre par un procédé non tissé, ce qui lui confère une bonne porosité et une bonne surface, contribuant ainsi à améliorer son adsorption et sa conductivité thermique.
Procédé de fabrication de feutre de stockage d'énergie en fibres préoxydées
1. Prétraitement des fibres
Sélection des matières premières : Choisissez une fibre de polyacrylonitrile (PAN) préoxydée de haute qualité. Chauffez la fibre de PAN à 200-300 °C à l'air libre pour modifier sa structure moléculaire et obtenir une fibre préoxydée stable.
Traitement de carbonisation : La fibre préoxydée est progressivement chauffée à 800-1 200 °C sous la protection d’un gaz inerte (tel que l’azote ou l’argon). Ce processus décompose les composés organiques de la fibre et volatilise l’hydrogène, l’azote et l’oxygène, laissant un squelette de carbone pur. Un chauffage supplémentaire à 1 200-1 600 °C condense et réorganise le squelette de carbone, améliorant ainsi la densité structurelle et les propriétés mécaniques de la fibre carbonisée. Traitement de graphitisation : Les atomes de carbone de la fibre carbonisée sont disposés en une structure cristalline de graphite afin d’améliorer sa conductivité électrique et thermique. Traitement à haute température : La fibre carbonisée est ensuite chauffée à 2 000-3 000 °C sous la protection d’un gaz inerte. Cette étape entraîne le réarrangement des atomes de carbone en une structure de graphite stratifiée, formant une fibre graphitisée présentant une cristallinité élevée et une bonne conductivité électrique. Traitement d'activation : La surface spécifique et la structure des pores de la fibre graphitisée sont augmentées par des méthodes chimiques ou physiques, améliorant ainsi ses performances de stockage d'énergie, en particulier dans l'application de dispositifs de stockage d'énergie électrochimiques.
Français : Activation chimique : Sélection de l'activateur : Les activateurs chimiques couramment utilisés comprennent l'hydroxyde de potassium (KOH), l'acide phosphorique (H3PO4), l'hydroxyde de sodium (NaOH), etc. Imprégnation : Imprégnez la fibre graphitisée dans la solution d'activateur pour garantir que l'activateur pénètre uniformément dans la fibre. Activation par chauffage : Le traitement d'activation est effectué à une température élevée de 400 à 900 degrés Celsius. L'activateur chimique réagit avec la fibre de carbone à haute température pour générer un grand nombre de micropores et de mésopores, augmentant considérablement la surface spécifique de la fibre. Nettoyage : Éliminez l'activateur résiduel et les sous-produits, généralement en utilisant des méthodes de lavage à l'acide et à l'eau.
Activation physique : Activation gazeuse : La fibre graphitée est mise en contact avec un gaz activateur (tel que le dioxyde de carbone ou la vapeur d’eau) à haute température. Le gaz réagit avec le carbone pour former une structure poreuse et augmenter la surface spécifique. Contrôle de la température : Contrôle strict de la température et du débit de gaz pour garantir l’uniformité et la contrôlabilité de la structure poreuse.
2. Procédé non tissé Procédé d'aiguilletage : la fibre pré-oxydée est transformée en une structure semblable à du feutre grâce à un procédé d'aiguilletage pour former un maillage de fibre uniforme.
Liaison chimique : utilisez des adhésifs appropriés pour lier les fibres afin d’améliorer la résistance et la stabilité du feutre.
Laminage à chaud : La densité et la résistance du feutre sont encore augmentées grâce au processus de laminage à chaud.
3. Traitement de surface Revêtement : Selon les exigences de l'application, le feutre de stockage d'énergie en fibres pré-oxydées est revêtu pour améliorer sa conductivité ou sa résistance chimique.
Performances du feutre de stockage d'énergie en fibres pré-oxydées
- Résistance aux hautes températures : la fibre pré-oxydée présente une excellente résistance aux hautes températures, peut maintenir la stabilité dans un environnement à haute température, n'est pas facile à déformer ou à décomposer et convient aux batteries à haute température et aux systèmes de stockage d'énergie.
- Performances ignifuges : le feutre de stockage d'énergie en fibres pré-oxydées a de bonnes propriétés ignifuges, ne brûle pas en cas d'incendie, peut empêcher efficacement la propagation du feu et améliorer la sécurité des systèmes de stockage d'énergie.
- Isolation électrique : Le feutre de stockage d'énergie en fibres pré-oxydées possède d'excellentes propriétés d'isolation électrique, peut empêcher les courts-circuits internes dans les batteries et assurer la sécurité et la stabilité des systèmes de stockage d'énergie.
- Performances de gestion thermique : le feutre de stockage d'énergie en fibre pré-oxydée a une bonne conductivité thermique, peut conduire et disperser efficacement la chaleur, empêcher les batteries de surchauffer pendant le fonctionnement et améliorer la durée de vie et les performances des batteries.
- Propriétés mécaniques : Le feutre de stockage d'énergie en fil pré-oxydé a une résistance et une ténacité élevées, peut résister aux contraintes mécaniques et aux vibrations et protéger la batterie des dommages physiques.
- Résistance à la corrosion chimique : le feutre de stockage d'énergie en fil pré-oxydé présente une bonne tolérance à une variété de produits chimiques (y compris les électrolytes) et peut être utilisé pendant une longue période dans des environnements chimiques difficiles sans dégradation.
- Léger : le feutre de stockage d'énergie en fil pré-oxydé est léger, ce qui contribue à réduire le poids global du système de stockage d'énergie et à améliorer la densité énergétique et l'efficacité du système.
Application du feutre de stockage d'énergie en fil pré-oxydé
1. Batterie lithium-ion Matériau du diaphragme : Le feutre de stockage d'énergie en fil préoxydé peut être utilisé comme matériau de membrane pour les batteries lithium-ion, assurant une isolation électrique et une gestion thermique pour prévenir les courts-circuits internes. Couche de gestion thermique : utilisée pour les couches de gestion thermique des packs de batteries afin de conduire et de disperser efficacement la chaleur et d'éviter la surchauffe de la batterie.
2. Support de matériau d'électrode de supercondensateur : Le feutre de stockage d'énergie en fil pré-oxydé peut être utilisé comme couche de support pour les matériaux d'électrode de supercondensateur, offrant une résistance mécanique et une conductivité, et optimisant les performances du condensateur.
3. Couche de diffusion des gaz des piles à combustible : Le feutre de stockage d'énergie en fil préoxydé peut être utilisé comme couche de diffusion de gaz pour les piles à combustible, offrant une bonne conductivité et perméabilité aux gaz et optimisant l'efficacité de la batterie.
4. Gestion thermique des batteries des véhicules électriques : Utilisé pour la gestion thermique des packs de batteries de véhicules électriques pour assurer le contrôle de la température des batteries lorsqu'elles fonctionnent sous une charge élevée et améliorer la sécurité et l'endurance des véhicules.
5. Système de stockage d'énergie Équipement de stockage d'énergie à grande échelle : Dans les systèmes de stockage d'énergie à grande échelle, le feutre de stockage d'énergie en fil préoxydé est utilisé comme matériau de gestion thermique et d'isolation électrique pour assurer la stabilité et la sécurité du système en fonctionnement à long terme.
6.
Vêtements antistatiques pour l'industrie électronique : Le feutre de stockage d'énergie en fil préoxydé peut être utilisé pour fabriquer des vêtements antistatiques afin de protéger les composants électroniques des interférences statiques. Matériaux résistants au feu et à la chaleur : Utilisés pour la gestion thermique des équipements électroniques, ils assurent des fonctions d'isolation thermique et ignifuge.
