Вуглярод кандэнсатара і кіпры вуглярод для вугляроду крэмнія - гэта два падобныя матэрыялы, абодва з якіх адносяцца да порыстага вугляроду, але адрозніваюцца электрахімічнымі ўласцівасцямі, метадамі вытворчасці і сферамі прымянення. Характарыстыкі гэтых двух матэрыялаў і адрозненні паміж імі будуць прадстаўлены ніжэй.
Кандэнсатар вугальны
Вугляродны кандэнсатар - гэта кіпры актываваны вугаль з вялікай плошчай паверхні. Ён шырока выкарыстоўваецца ў якасці электрода ў прыладах захоўвання энергіі. Вытворчасць вугляроду для кандэнсатараў звычайна ўключае карбанізацыю сыравіны, напрыклад вугалю і шкарлупіны какосавага арэха. Затым ён праходзіць працэс актывацыі. Працэс актывацыі можа быць фізічным (з выкарыстаннем вадзяной пары або вуглякіслага газу) або хімічны (з выкарыстаннем кіслаты, асновы або солі). Вугляродны кандэнсатар мае тры асноўныя перавагі. Ён недарагі, мае вялікую паверхню і багатую структуру пор. Гэтыя асаблівасці даюць яму высокую ёмістасць для захоўвання зарада ў якасці электроднага матэрыялу ў суперкандэнсатарах.
Асноўныя характарыстыкі вугляроднага кандэнсатара ўключаюць:
Вялікая ўдзельная паверхня: вугальны кандэнсатар мае надзвычай вялікую ўдзельную паверхню, што дазваляе яму адсарбаваць вялікую колькасць раствора электраліта, утвараючы такім чынам двайны пласт на паверхні электрода, які з'яўляецца ключом да захоўвання зарада.
Добра развітая структура пор: вугляродны кандэнсатар мае добра развітую микропористую і мезопористую структуру пор, што спрыяе змочванню электраліта і хуткаму руху іёнаў, тым самым паляпшаючы характарыстыкі кандэнсатара.
Высокая праводнасць: высокая іённая праводнасць вугляроднага кандэнсатара спрыяе хуткай зарадцы і разрадцы, што з'яўляецца важным фактарам у дасягненні высокай шчыльнасці магутнасці суперкандэнсатараў.
Высокая хімічная ўстойлівасць: у розных кіслотных і шчолачных электралітах вуглярод кандэнсатара праяўляе высокую хімічную стабільнасць, забяспечваючы стабільную працу кандэнсатара ў розных асяроддзях.
Экалагічна чысты: вугляродны кандэнсатар не ўтрымлівае цяжкіх металаў і не забруджвае навакольнае асяроддзе. Гэта экалагічна чысты матэрыял для захоўвання энергіі.
Кіпры вуглярод для вугляроду крэмнія
Поры вуглярод для крэмнію-вугляроду з'яўляецца ключавым матэрыялам перад крэмніева-вугляродным адмоўным электродам, ён гуляе важную ролю ў паляпшэнні прадукцыйнасці батарэі.
Асноўныя характарыстыкі порыстага вугляроду для вугляроду крэмнію ўключаюць:
Кіпры вуглярод мае добрую структуру пор і вялікую плошчу паверхні. Гэта можа забяспечыць прыдатную структуру для асаджэння нанакрэмнія. Гэта таксама дазваляе пашыраць месца для крэмнію падчас зарадкі. Гэта паляпшае прадукцыйнасць літый-іённых батарэй. Вялікі аб'ём пор азначае больш актыўных месцаў. Гэта павялічвае ёмістасць батарэі для захоўвання энергіі. Празмерны аб'ём пор знізіць трываласць. Такім чынам, яго трэба кантраляваць у разумных межах.
Праводнасць: кіпры вугляродны матэрыял мае высокую праводнасць, што вельмі важна для хуткай зарадкі і разрадкі акумулятара. Высокая праводнасць можа паменшыць унутраны супраціў батарэі і палепшыць агульную эфектыўнасць пераўтварэння энергіі.
Змест прымешак і трываласць вугляроднага шкілета: высакаякасны кіпры вугляродны матэрыял мае нізкае ўтрыманне прымешак і высокую трываласць вугляроднага шкілета, што паляпшае стабільнасць і падаўжае тэрмін службы батарэі падчас перапрацоўкі.
Памер часціц размеркавання і шчыльнасці ўшчыльнення: адпаведнае размеркаванне часціц па памеры і высокая шчыльнасць ушчыльнення робяць порысты вугляродны матэрыял простым у звароце падчас вытворчасці батарэі і могуць палепшыць шчыльнасць энергіі батарэі.
Розніца паміж вугляродам кандэнсатара і порыстым вугляродам, які выкарыстоўваецца ў крэмнію
Вуглярод кандэнсатара і кіпры вуглярод, якія выкарыстоўваюцца для вытворчасці вугляроду крэмнія, адрозніваюцца па ўласцівасцях і выкарыстанні, што робіць вуглярод кандэнсатара непрыдатным для непасрэднага прымянення ў вытворчасці матэрыялу адмоўнага электрода з вугляроду крэмнія. Вось некаторыя асноўныя адрозненні і прычыны:
Вугляродны кандэнсатар мае вельмі развітую микропористую структуру. Гэта робіць яго выдатным электродным матэрыялам для суперкандэнсатараў. Мікрапоры забяспечваюць вялікую плошчу паверхні для адсорбцыі іёнаў у электраліце і захоўвання зарада. Аднак крэмніева-вугляродныя адмоўныя электроды маюць патрэбу ў большай структуры пор. Ён павінен прыстасавацца да пашырэння часціц крэмнію. Гэта прадухіляе паломку або падзенне матэрыялу з-за змены аб'ёму падчас зарадкі і разрадкі.
Механічная трываласць і стабільнасць: крэмній-вугляродны матэрыял адмоўнага электрода будзе падвяргацца значным зменам аб'ёму ў працэсе зарада і разраду, што патрабуе ад базавага матэрыялу дастатковай механічнай трываласці і стабільнасці, каб вытрымаць гэта напружанне. Нягледзячы на тое, што вуглярод кандэнсатара валодае добрымі электрахімічнымі ўласцівасцямі, яго механічнай трываласці і структурнай стабільнасці можа быць недастаткова, каб справіцца са зменамі аб'ёму часціц крэмнію, што ўплывае на працягласць працы батарэі.
Тэрмастабільнасць: у працэсе вытворчасці вугляроднага крэмнію адмоўнага электрода могуць спатрэбіцца этапы высокатэмпературнай апрацоўкі. Тэрмічная ўстойлівасць вугляроднага кандэнсатара можа быць недастатковай, каб вытрымліваць высокія тэмпературы, што можа выклікаць пашкоджанне структуры або зніжэнне прадукцыйнасці.
Праводнасць: хаця вугляродны кандэнсатар мае пэўную праводнасць, матэрыял адмоўнага электрода з вугляроду крэмнія звычайна патрабуе больш высокай праводнасці для забеспячэння хуткай перадачы электронаў. Такім чынам, для паляпшэння агульнай праводнасці могуць спатрэбіцца дадатковыя токаправодныя рэчывы або аптымізаваны вугляродны матэрыял.
Крэмніевая дысперсія: у крэмній-вугляродным анодным матэрыяле часціцы крэмнію павінны быць раўнамерна размеркаваны ў вугляроднай матрыцы, каб максымізаваць высокую ёмістасць крэмнія. Структура пор вугляроду кандэнсатара можа не спрыяць раўнамернаму рассейванню і фіксацыі часціц крэмнію.
Нягледзячы на тое, што кандэнсатарны вуглярод добра працуе ў суперкандэнсатарах, яго спецыфічная порыстая структура, механічная трываласць, тэрмаўстойлівасць і праводнасць не падыходзяць для непасрэднага выкарыстання ў вытворчасці вугляроднага крэмнію эргатыўнага электроднага матэрыялу.
Як ператварыць
Пераўтварэнне вугляроду кандэнсатара ў кіпры вуглярод, прыдатны для вугляродна-крэмніевых матэрыялаў, патрабуе шэрагу этапаў мадыфікацыі, каб адрэгуляваць яго структуру пор, механічныя ўласцівасці і хімічную ўстойлівасць для задавальнення канкрэтных патрабаванняў да кампазітнага матэрыялу ў вуглярод з крэмніем.
Вось некалькі магчымых стратэгій трансфармацыі:
Адрэгулюйце памер пор: вугальны кандэнсатар звычайна мае больш мікрапор. Каб адаптавацца да вугляроднага крэмнію, можа спатрэбіцца павялічыць памер пор. Гэта створыць мезопористую або макропористую структуру. Хімічныя або фізічныя метады могуць дасягнуць гэтага. Напрыклад, хімічная актывацыя (з выкарыстаннем KOH або NaOH) або фізічная актывацыя (з выкарыстаннем вадзяной пары або CO2) можа рэгуляваць памер пор. Гэта павялічвае долю мезопор і макропор.
Палепшыць механічныя ўласцівасці. Вугляродны кандэнсатар можа не вытрымаць змены аб'ёму часціц крэмнія падчас зарадкі і разрадкі.
Яго трываласць можа быць палепшана:
Мадыфікацыя папярэдніка карбанізацыі.
Кантроль тэмпературы карбанізацыі.
Даданне ўзмацняльнікаў, такіх як вугляродныя нанатрубкі і графен.
Паляпшэнне тэрмічнай стабільнасці: палепшыць тэрмічную стабільнасць вугляроднага кандэнсатара шляхам апрацоўкі пры высокай тэмпературы або легіравання іншымі элементамі (напрыклад, азотам і борам), каб гарантаваць захаванне структурнай цэласнасці падчас вытворчасці і прымянення крэмній-вугляроднага кампазітнага матэрыялу.
Палепшыць праводнасць: праводнасць вугляроднага кандэнсатара можа быць недастатковай, каб задаволіць патрабаванні крэмній-вугляроднага кампазітнага матэрыялу. Праводнасць можа быць палепшана шляхам легіравання вугляроднага матэрыялу з лепшай праводнасцю (напрыклад, графена і сажа) або пакрыццё паверхню з токаправодным пластом.
Змяніць паверхню: змяніць паверхню вугляроднага кандэнсатара, каб палепшыць яго сумяшчальнасць і адгезію з часціцамі крэмнію. Напрыклад, мы можам палепшыць адгезію часціц крэмнія на вугляроднай паверхні. Мы можам зрабіць гэта, акісляючы паверхню і выкарыстоўваючы сіланавы злучальнік. Працэс трансфармацыі павінен збалансаваць кошт, эфектыўнасць і прадукцыйнасць. На практыцы эксперыменты могуць знайсці найлепшы метад і ўмовы для мадыфікацыі. Акрамя таго, мы павінны строга праверыць трансфармаваныя матэрыялы. Іх прадукцыйнасць у крэмніева-вугляродным матэрыяле адмоўнага электрода павінна адпавядаць патрабаванням.