Structural at Performance Advantage ng Flow Battery Electrodes na Binago ng Continuous CVD Carbon Nanotube Deposition

Ang mga electrodes ng daloy ng mga baterya ay karaniwang gawa sa electrode felt at electrode cloth. Ang proseso ay nagsasangkot ng paggawa ng pre-oxidized fiber sa felt o tela sa pamamagitan ng textile technology, na sinusundan ng carbonization, graphitization, at activation upang makagawa ng mga electrodes. Ang pinaka-kritikal na hakbang na nakakaapekto sa pagganap ng materyal ng elektrod ay ang hakbang sa pag-activate. Ang kumbensyonal na proseso ng activation ay isinasagawa sa pamamagitan ng oxidation activation, karaniwang kinasasangkutan ng high-temperature heat treatment na may hangin o hangin na hinaluan ng ilang water vapor, upang i-graft ang iba't ibang aktibong functional group (karaniwan ay hydroxyl at carboxyl group) papunta sa ibabaw ng carbon fibers, na nakakamit ng hydrophilic effect. Dahil sa oxidative etching, ang partikular na lugar sa ibabaw ng carbon fibers ay nadagdagan, at ang mga aktibong site ay pinahusay, kaya gumagawa ng well-activated hydrophilic electrode na materyales. Ang prosesong ito ay nailalarawan sa pagiging simple, kaginhawahan, at mababang gastos. Gayunpaman, mayroon itong kawalan ng pagiging hindi tumpak na makontrol ang proporsyon at dami ng mga functional na pangkat na naglalaman ng oxygen. Ang mga kemikal na bono ng hydroxyl at carboxyl group sa carbon fibers ay madaling masira at ma-deactivate; ang proseso ng pag-activate ng oksihenasyon ay humahantong sa hitsura ng oxidized graphite sa ibabaw ng graphitized carbon fibers, na nagreresulta sa mahinang kondaktibiti; ang partikular na pagtaas ng lugar sa ibabaw dahil sa proseso ng pag-activate ng oksihenasyon ay napakababa, kadalasan ay hindi hihigit sa 2 m²/g, at ang pagtaas sa mga lugar ng reaksyon ay medyo maliit.

Ang aming proseso ng pag-activate ay nagsasangkot ng pagdedeposito ng mga carbon nanotube sa ibabaw ng mga graphitized na carbon fiber sa pamamagitan ng tuluy-tuloy na proseso ng pagdeposito ng singaw. Sa pamamagitan ng pagkontrol sa daloy ng gas at mga kondisyon ng presyon, ang mga carbon nanotubes ay pantay na pinahiran sa ibabaw ng mga carbon fibers (dahil sa kawalan ng mga catalyst, ang mga carbon nanotubes ay maaari lamang sumunod at lumaki sa mga carbon fibers, na nagreresulta sa isang mahigpit na patong ng carbon nanotubes na hindi nahuhulog). Pagkatapos, sa pamamagitan ng nitridation, ang mga istruktura ng pyrrole at pyridine ay pinagsama upang pigilan ang side reaction ng hydrogen evolution. Sa wakas, ang mga reaksyon ng oksihenasyon ay nangyayari sa ilang mga zone ng temperatura upang i-graft ang mga functional group na naglalaman ng oxygen sa ibabaw.

Ang mga katangian ng prosesong ito ay:

1. Ang capillary phenomenon na nabuo sa pamamagitan ng pagdedeposito ng carbon nanotubes ay nakakamit ng mga hydrophilic effect sa pamamagitan ng isang pisikal na paraan, na ginagawa itong mas madaling ma-deactivate;

2. Ang partikular na lugar sa ibabaw ay malaki, karaniwang ≥10㎡/g, na 5-10 beses kaysa sa mga karaniwang proseso;

3. May kaunting pag-ukit ng oksihenasyon, at mababa ang panloob na pagtutol ng elektrod. Ang prosesong ito ay naiiba sa mga nakasanayang paraan ng pag-activate ng oksihenasyon na pumipinsala sa mga hibla ng carbon. Hindi lamang ito nakakasira sa mga carbon fibers, ngunit nakakatulong din ito upang mapataas ang kondaktibiti at lakas ng carbon fibers, at maaari pa ngang makagawa ng matitigas na electrodes sa pamamagitan ng mataas na deposition. Sa pangkalahatan, ang boltahe na kahusayan ng isang 2.5mm elektrod ay karaniwang ≥88%, habang ang 4.35mm na makapal na elektrod ay karaniwang ≥87%, na nagpapakita ng mahusay na pagganap. Ang aming kumpanya ay may unang tuluy-tuloy na CVD vapor deposition furnace sa China, na ginagamit para sa in-situ na paglaki ng mga CNT sa pamamagitan ng CVD vapor deposition. Sumailalim ito sa mahigit 10,000 cycle na may cycle loss na ≤0.5%. Ang partikular na ibabaw na lugar ng electrode felts at electrode cloth ay karaniwang nasa paligid ng 12㎡/g, na ang pinakamataas na maaabot ay 600㎡/g. Ang mga CNT ay may diameter na 8-10nm at isang haba na 100-200nm.