연속 CVD 탄소 나노튜브 증착으로 변형된 플로우 배터리 전극의 구조 및 성능 이점

플로우 배터리의 전극은 일반적으로 전극 펠트와 전극 천으로 만들어집니다. 사전산화된 섬유를 섬유기술을 통해 펠트나 천으로 만든 후 탄화, 흑연화, 활성화 과정을 거쳐 전극을 만드는 공정이다. 전극 소재의 성능에 영향을 미치는 가장 중요한 단계는 활성화 단계입니다. 기존의 활성화 공정은 일반적으로 공기 또는 일부 수증기가 혼합된 공기를 이용한 고온 열처리를 포함하는 산화 활성화를 통해 수행되어 탄소 섬유 표면에 다양한 활성 작용기(보통 수산기 및 카르복실기)를 접목시켜 친수성 효과를 얻습니다. 산화적 식각으로 인해 탄소섬유의 비표면적이 증가하고 활성점이 강화되어 잘 활성화된 친수성 전극물질이 생성된다. 이 프로세스는 단순성, 편리성 및 저렴한 비용이 특징입니다. 그러나 산소 함유 관능기의 비율과 양을 정확하게 조절할 수 없다는 단점이 있다. 탄소 섬유에 있는 수산기와 카르복실기의 화학적 결합은 파손되거나 비활성화되기 쉽습니다. 산화 활성화 공정으로 인해 흑연화 탄소 섬유 표면에 산화 흑연이 나타나 전도성이 저하됩니다. 산화 활성화 과정으로 인한 비표면적 증가는 일반적으로 2m²/g을 초과하지 않을 정도로 매우 낮으며, 반응 부위의 증가도 상대적으로 작습니다.

당사의 활성화 공정에는 연속 기상 증착 공정을 통해 흑연화 탄소 섬유 표면에 탄소 나노튜브를 증착하는 과정이 포함됩니다. 가스의 흐름과 압력조건을 조절함으로써 탄소나노튜브가 탄소섬유 표면에 균일하게 코팅됩니다(촉매가 없기 때문에 탄소나노튜브는 탄소섬유에만 부착되어 성장할 수 있으며, 이로 인해 떨어지지 않는 촘촘한 탄소나노튜브 코팅이 이루어집니다). 그런 다음 질화를 통해 피롤과 피리딘 구조가 접목되어 수소 발생 부반응을 억제합니다. 마지막으로, 산소 함유 작용기를 표면에 접목시키기 위해 여러 온도대에서 산화 반응이 일어납니다.

The characteristics of this process are:

1. 탄소나노튜브를 증착하여 형성되는 모세관 현상은 물리적인 방법을 통해 친수성 효과를 나타내므로 비활성화되기 쉽습니다.

2. 비표면적이 크며 일반적으로 ≥10㎡/g으로 기존 공정의 5-10배입니다.

3. 산화에칭이 적고 전극의 내부저항이 낮다. 이 공정은 탄소 섬유를 손상시키는 기존의 산화 활성화 방법과 다릅니다. 탄소섬유를 손상시키지 않을 뿐만 아니라 탄소섬유의 전도성과 강도를 높이는 데 도움을 주며, 높은 증착을 통해 단단한 전극도 생산할 수 있다. 일반적으로 2.5mm 전극의 전압 효율은 일반적으로 ≥88%인 반면, 4.35mm 두께 전극의 전압 효율은 일반적으로 ≥87%로 우수한 성능을 나타냅니다. 당사는 CVD 증착을 통해 CNT의 현장 성장에 사용되는 중국 최초의 연속 CVD 증착로를 보유하고 있습니다. 10,000회 이상의 사이클을 겪었으며 사이클 손실은 0.5% 이하입니다. 전극 펠트 및 전극포의 비표면적은 일반적으로 약 12㎡/g이며, 최대 달성 가능 면적은 600㎡/g입니다. CNT는 직경이 8~10nm, 길이가 100~200nm입니다.