สมมติว่าคุณกำลังคัดเลือกวัสดุอิเล็กโทรดสำหรับแบตเตอรี่โฟลว์วานาเดียมรีดอกซ์ (VRFB) ขนาด 20 kW ผลิตภัณฑ์สองชนิดครองประเด็นนี้: สักหลาดคาร์บอนจาก PAN และสักหลาดคาร์บอนจากวิสโคส แม้ว่าทั้งสองจะเป็นผ้าสักหลาดคาร์บอน แต่เส้นใยตั้งต้นของพวกมันก็ผลิตวัสดุที่แตกต่างกันโดยพื้นฐาน ผ้าสักหลาดแบบ PAN ให้ความต้านทานแรงดึงที่สูงกว่าและการเกิดกราไฟต์ที่ดีกว่า ในขณะที่ผ้าสักหลาดแบบวิสโคสมีปริมาณเถ้าน้อยกว่าและมีโครงสร้างที่นุ่มนวลกว่าและเข้ากันมากกว่า
คู่มือนี้จะอธิบายความแตกต่างที่วัดได้ ซึ่งผ้าสักหลาดแต่ละชิ้นทำงานได้ดีที่สุด และวิธีการเขียนข้อกำหนดที่ห่วงโซ่อุปทานสามารถผลิตได้จริง
สักหลาดคาร์บอนแบบ PAN กับแบบวิสโคส: ความแตกต่างระหว่างสารตั้งต้น
ความแตกต่างที่กำหนดคือเส้นใยสารตั้งต้น ซึ่งควบคุมปริมาณคาร์บอน ความสามารถสร้างกราฟได้ และปริมาณเถ้าสุดท้าย ผ้าสักหลาดคาร์บอนที่มีพื้นฐานจาก PAN ผลิตจากเส้นใยโพลีอะคริโลไนไตรล์ที่เจาะด้วยเข็มเข้าไปในตัวผ้าไม่ทอ จากนั้นจึงทำให้เป็นคาร์บอนที่อุณหภูมิประมาณ 1,000 C เมื่อตัวผ้าเดียวกันถูกทำกราไฟต์ที่อุณหภูมิสูงกว่า 2,000 C ก็จะกลายเป็นผ้าสักหลาดแบบกราไฟท์แบบ PAN
ผ้าสักหลาดคาร์บอนที่มีวิสโคสใช้เรยอน ซึ่งเป็นเส้นใยเซลลูโลสที่สร้างใหม่ เซลลูโลสจะเกิดคาร์บอไนซ์ที่ประมาณ 20 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์ เทียบกับประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์สำหรับ PAN ดังนั้นเส้นใยวิสโคสจึงหดตัวมากขึ้นและปิดท้ายด้วยเนื้อสัมผัสที่ละเอียดและหนาแน่นยิ่งขึ้นหลังการอบชุบด้วยความร้อนแบบเดียวกัน ความแตกต่างของผลผลิตเป็นเหตุผลเดียวที่ใหญ่ที่สุดที่ผลิตภัณฑ์วิสโคสมีราคาต่อกิโลกรัมน้อยกว่าแต่มีลักษณะการทำงานที่แตกต่างกันที่พื้นผิว
สักหลาดคาร์บอนแบบ PAN สำหรับการใช้งานฉนวนและอิเล็กโทรดที่อุณหภูมิสูง สักหลาดคาร์บอนนี้ได้มาจากพอลิอะคริโลไนไตรล์และเกิดคาร์บอนที่อุณหภูมิ 1200°C ให้ความต้านทานต่ออุณหภูมิสูงถึง 1500°C และมีค่าการนำไฟฟ้าที่ดีเยี่ยม ทำให้เหมาะสำหรับใช้เป็นฉนวนและการใช้อิเล็กโทรดในสภาพแวดล้อมที่ต้องการ ดูผลิตภัณฑ์ → - ผลผลิตคาร์บอน: ประมาณ 50 เปอร์เซ็นต์สำหรับ PAN, 20 ถึง 30 เปอร์เซ็นต์สำหรับสารละลาย้เหนียว
- การสร้างกราฟิติเซชัน: PAN สร้างชั้นกราไฟท์ที่เรียงลำดับมากขึ้น ส่งผลให้ความต้านทานลดลง
- ปริมาณเถ้า: เกรดวิสโคสที่มีความบริสุทธิ์สูงจะมีเถ้าลดลงหลังจากการซัก
- การควบคุมการเจาะด้วยเข็ม: เส้นใยหลักของ PAN เจาะได้สม่ำเสมอมากขึ้นที่ความหนาแน่นต่ำ
แบบ PAN กับแบบวิสโคส: คุณสมบัติเปรียบเทียบกันอย่างไร
ที่ความหนาและความหนาแน่นรวมเท่ากัน กราไฟท์แบบ PAN จะให้ความรู้สึกที่ดีกว่ากราไฟท์แบบวิสโคสในด้านความต้านทานแรงดึง ในขณะที่สักหลาดแบบวิสโคสจะมีปริมาณเถ้าน้อยกว่าและมีความยืดหยุ่นดีกว่า ผลที่ตามมาในทางปฏิบัตินั้นง่ายต่อการวัดเป็นชุด
ใน VRFB ความต้านทานในระนาบของอิเล็กโทรดส่งผลโดยตรงต่อการสูญเสียโอห์มมิก ผ้าสักหลาดแบบกราไฟต์สามารถนั่งได้ที่ 3 ถึง 6 mOhm-cm ในขณะที่เกรดวิสโคสโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 5 ถึง 10 mOhm-cm สำหรับฉนวนที่มีอุณหภูมิสูง ค่าการนำความร้อนมีความสำคัญมากกว่า กราไฟท์ PAN รู้สึกว่านำความร้อนได้ดีกว่า ดังนั้นจึงเป็นฉนวนที่อ่อนกว่า อิเล็กโทรด เคมีพื้นผิว มีผลกระทบที่วัดได้ต่อความหนาแน่นของพลังงาน VRFB ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมขั้นตอนการตกแต่งผ้าสักหลาดจึงมีความสำคัญพอๆ กับสารตั้งต้น
| คุณสมบัติ | สักหลาดคาร์บอนจาก PAN | รู้สึกว่ากราไฟท์ที่ใช้ PAN | รู้สึกว่ากราไฟท์ที่ใช้วิสโคส |
| ความหนาทั่วไป (มม.) | 3-8 | 3-6 | 4-10 |
| ความหนาแน่นรวม (g/cm3) | 0.12-0.22 | 0.12-0.20 | 0.15-0.25 |
| ความต้านแรงดึง (MPa) | 1.5-3.0 | 2.0-4.0 | 1.0-2.0 |
| ความต้านทานในระนาบ (mOhm-cm) | 45-80 | 3-6 | 5-10 |
| ค่าการนำความร้อน (W/mK) | 5-8 | 30-80 | 20-50 |
| ปริมาณเถ้า (ppm) | สูงสุด 500 | สูงสุด 100 | สูงสุด 80 |
วิธีการเลือกสักหลาดแบบ PAN หรือแบบวิสโคสสำหรับอิเล็กโทรดแบตเตอรี่ Flow
สำหรับแบตเตอรี่วานาเดียมรีดอกซ์โฟลว์ ผ้าสักหลาดกราไฟท์ที่ใช้ PAN เป็นอิเล็กโทรดที่ใช้งานได้ เนื่องจากให้พื้นที่ผิวต่อกรัมที่เข้าถึงได้สูงที่สุด และมีเสถียรภาพในการหมุนรอบที่แข็งแกร่งที่สุด
อิเล็กโทรดสัมผัสถึงคุณภาพและเคมีพื้นผิวอิเล็กโทรดมีอิทธิพลเหนือความหนาแน่นของพลังงานของระบบ ผ้าสักหลาดที่มีความหนาไม่สม่ำเสมอหรือมีปริมาณเถ้าสูงทำให้เกิดจุดร้อนในพื้นที่และความจุลดลง ก่อนสั่งซื้อ ให้สอบถามโรงงานเกี่ยวกับแผนที่ความหนาที่วัดได้ ช่วงความหนาแน่นรวม และกราฟค่าความต้านทานในระนาบ
อิเล็กโทรด รู้สึกถึงคุณภาพ สามารถเปลี่ยนประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ซิงค์โบรมีนได้หลายจุด ซึ่งเป็นสาเหตุที่ซัพพลายเออร์สักหลาดควรแบ่งปันข้อมูลการควบคุมกระบวนการสำหรับทุกชุด
สักหลาดกราไฟท์แบบ PAN สำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงมากและเคมีไฟฟ้า ผ้าสักหลาดที่ใช้ PAN ทำกราฟิต์ที่ 2200°C นี้ทนทานต่ออุณหภูมิสูงถึง 3200°C ให้การนำไฟฟ้าและความเฉื่อยทางเคมีที่เหนือกว่าสำหรับฉนวนประสิทธิภาพสูงและการใช้งานอิเล็กโทรด ดูผลิตภัณฑ์ → ฉนวนอุณหภูมิสูงและการใช้งานที่มีความสำคัญต่อความบริสุทธิ์
หากผ้าสักหลาดต้องอยู่ในเตาเผาที่มีความบริสุทธิ์สูงหรือผ่านกระบวนการรีทอร์ต ผ้าสักหลาดกราไฟท์ที่มีวิสโคสเป็นตัวเลือกที่ปลอดภัยกว่า เนื่องจากพื้นผิวที่ได้มาจากเรยอนจะปล่อยเส้นใยน้อยลงและกักเก็บขี้เถ้าได้น้อยกว่า
ผ้าสักหลาดกราไฟท์ที่มีส่วนประกอบของวิสโคสเป็นวัตถุดิบหลักในฉนวนของเตาสุญญากาศ การหลอมของธาตุหายาก และโซนความร้อนเกรดเซมิคอนดักเตอร์ สารตั้งต้นเรยอนให้พื้นผิวปิดที่ละเอียดซึ่งต้านทานการหลุดร่วงของเส้นใย ซึ่งสำคัญเมื่อการปนเปื้อนของอนุภาคสามารถทำลายการหลอมเหลวได้ แนะนำให้ใช้ผ้าสักหลาดแบบ PAN เมื่อชั้นฉนวนจำเป็นต้องส่งกระแสไฟฟ้าหรือต้านทานการสึกหรอทางกล
ผ้าสักหลาดกราไฟต์ที่มีวิสโคสเป็นส่วนประกอบหลักสำหรับการนำความร้อนและฉนวนต่ำ ผ้าสักหลาดกราไฟท์นี้ผลิตจากวิสโคสเรยอน มีความหนาแน่นต่ำและมีค่าการนำความร้อน (≤0.2W/m·k) เหมาะสำหรับเป็นฉนวนในเตาเผาและวัสดุที่ทนต่อการระเหยในสารกึ่งตัวนำและกระบวนการที่อุณหภูมิสูง ดูผลิตภัณฑ์ → - ฉนวนโซนร้อนของเตาสุญญากาศ
- เตาหลอมโลหะหายากและซูเปอร์อัลลอยด์
- ฉนวนกันการเจริญเติบโตของคริสตัลเซมิคอนดักเตอร์
- การปิดผนึกและการบรรจุที่ยืดหยุ่นในอุปกรณ์ที่มีอุณหภูมิสูง
ข้อควรพิจารณาในการจัดซื้อ: ความคลาดเคลื่อน ต้นทุน และระยะเวลารอคอยสินค้า
ตัวเลือกสุดท้ายมักขึ้นอยู่กับความทนทานต่อความหนา ข้อกำหนดเฉพาะของเถ้า และราคาต่อตารางเมตร ซึ่งไม่ใช่ว่าแบบไหนจะดีกว่ากัน
ผ้าสักหลาดแบบ PAN มีราคาต่อตารางเมตรมากกว่า เนื่องจากราคาของสารตั้งต้นสูงกว่า และการทำกราฟิติเซชั่นต้องใช้พลังงานมากกว่า สักหลาดกราไฟท์ที่มีส่วนผสมวิสโคสสามารถแข่งขันด้านต้นทุนได้ที่ความหนามากกว่า 5 มม. เมื่อคุณออก RFQ ให้กับ Jiaxing Naco New Material Co., Ltd. ให้ระบุประเภทสักหลาด ความทนทานต่อความหนา เป้าหมายความหนาแน่นรวม และขีดจำกัดเถ้าสูงสุด โรงงานสามารถปรับอุณหภูมิการเจาะด้วยเข็มและการทำกราฟิคเพื่อให้บรรลุเป้าหมายเหล่านั้น
- ระบุประเภทสักหลาด: แบบ PAN, แบบวิสโคส, แบบคาร์บอไนซ์ หรือแบบกราฟิไทซ์
- ให้ความทนทานต่อความหนา เช่น /- 0.5 มม. และช่วงความหนาแน่นรวม
- กำหนดขีดจำกัดเถ้า เช่น สูงสุด 100 ppm สำหรับเกรดที่มีความบริสุทธิ์สูง
- ระบุความกว้างและระบุว่าคุณต้องการรูปทรงแบบตัดหรือแบบไดคัท
คำถามที่พบบ่อย
ฉันสามารถใช้ผ้าสักหลาดที่มีฤทธิ์วิสโคสเป็นอิเล็กโทรดแบตเตอรี่ไหลวาเนเดียมได้หรือไม่
ใช่ แต่จะไม่ให้ประสิทธิภาพเหมือนเดิม สักหลาดกราไฟท์ที่ใช้ PAN มีความต้านทานในระนาบที่ต่ำกว่าและความเสถียรในการปั่นจักรยานที่ดีขึ้นในระบบวานาเดียมและสังกะสีโบรมีน ใช้ผ้าสักหลาดที่มีส่วนผสมของวิสโคสเฉพาะเมื่อมีปริมาณเถ้าต่ำหรือความสามารถในการปรับตามแบบอ่อนได้สำคัญมากกว่าจลนพลศาสตร์ของอิเล็กโทรด
อะไรคือความแตกต่างระหว่างสักหลาดคาร์บอนแบบ PAN และสักหลาดแบบกราไฟท์แบบ PAN?
สักหลาดคาร์บอนถูกทำให้เป็นคาร์บอนที่อุณหภูมิประมาณ 1,000 C และยังคงเป็นฉนวนความร้อนที่ดีและมีค่าการนำไฟฟ้าปานกลาง ผ้าสักหลาดกราไฟต์ได้รับการประมวลผลที่อุณหภูมิสูงกว่า 2,000 C ซึ่งจะลดความต้านทานจากหลายสิบ mOhm-cm เหลือเพียงหลักเดียว และปรับปรุงเสถียรภาพทางความร้อน
ความหนาของผ้าสักหลาดส่งผลต่อประสิทธิภาพของโฟลว์แบตเตอรี่หรือไม่
มันสำคัญมาก ความหนาระหว่าง 3 ถึง 6 มม. ปรับสมดุลพื้นที่ผิวแอกทีฟกับความต้านทานโอห์มมิก ผ้าสักหลาดที่หนาขึ้นช่วยเพิ่มความทนทาน ผ้าสักหลาดที่บางลงจะช่วยลดพื้นที่สำหรับปฏิกิริยารีดอกซ์วาเนเดียม
ฉันควรระบุผ้าสักหลาดคาร์บอนหรือผ้ากราไฟต์สำหรับเป็นฉนวนเตาเผาหรือไม่
อุณหภูมิต่ำกว่า 1,000 C ในบรรยากาศที่ปราศจากออกซิเจน ความรู้สึกของคาร์บอนก็เพียงพอแล้ว สูงกว่า 1,000 C ระบุกราไฟท์สักหลาดเพื่อรักษาความแข็งแรงทางกลและหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงมิติ สำหรับการรีทอร์ตที่มีเถ้าต่ำ ให้เลือกสักหลาดกราไฟท์ที่มีวิสโคส