Les électrodes en graphite poreux durables sont des matériaux conducteurs à base de graphite, formés selon un processus spécial pour créer une structure poreuse interconnectée en trois dimensions.
1. Caractéristiques principales
Haute durabilité : forte résistance à la corrosion chimique ; ne se dégrade pas facilement même après une utilisation à long terme dans des environnements acides, alcalins ou à haute température, prolongeant sa durée de vie de 30 à 50 % par rapport aux électrodes métalliques traditionnelles.
Porosité élevée : la porosité atteint 22 % à 28 %, offrant une plus grande surface spécifique et améliorant la pénétration de l'électrolyte et l'efficacité du transport des ions.
Excellente conductivité : héritant de la structure cristalline en couches du graphite, il offre des canaux de transport d'électrons très efficaces, avec une résistivité aussi faible que 45,7 × 10⁶ Ω·mm, proche de celle du graphite non poreux.
Stabilité thermique : le coefficient de dilatation thermique (CTE) est de 2,16 à 3,24 × 10⁻⁶/°C, adaptable aux environnements présentant des changements de température drastiques.
2. Caractéristiques d'apparence
Couleur et texture : Gris foncé à noir, la surface poreuse des électrodes en graphite présente une structure poreuse uniforme ou hiérarchique ; certains produits ont un fini mat après polissage.
Forme et taille :
Type standard : cylindrique (diamètre 7-1200 mm), plaque rectangulaire (épaisseur 5-50 mm).
Formes personnalisées : conçues selon les exigences de l'application, avec des structures en nid d'abeille, trapézoïdales ou filetées.
Traitement de surface : certains produits sont recouverts d'un revêtement antioxydant (tel que le borate) ou d'une couche de céramique pour améliorer la résistance à l'oxydation.
3. Type de matériau et processus de fabrication
Matériau de base :
Poudre de graphite : granulométrie 100-300 mesh, pureté >99,5 %, utilisée comme cadre conducteur.
Agent porogène : amidon de maïs, alcool polyvinylique (PVA) ou bicarbonate d'ammonium, 5 à 15 %, utilisés pour former les pores.
Liant : Résine phénolique ou fluorure de polyvinylidène (PVDF), pour améliorer la stabilité structurelle.
Processus de préparation :
Mélange : La poudre de graphite, l'agent porogène et le liant sont mélangés dans un rapport spécifique pour former une suspension homogène.
Formage : Le matériau est moulé ou extrudé pour former un corps vert.
Frittage : Un traitement à haute température (1500-2500℃) sous atmosphère inerte élimine l'agent porogène et graphite le matériau.
Post-traitement : Usinage aux dimensions requises ; certains produits subissent un polissage ou un revêtement de surface.
4. Domaines d'application
Stockage et conversion d'énergie :
Batteries lithium-ion : en tant que matériau d'électrode négative, la structure poreuse offre davantage de sites de stockage lithium-ion, améliorant ainsi l'efficacité de charge et de décharge.
Piles à combustible : utilisées dans les plaques bipolaires ; la porosité favorise la diffusion des gaz et la gestion de l'humidité.
Électrodialyse inverse (RED) : conduit efficacement les ions, générant de l'électricité à partir des gradients de salinité.
Usinage électrochimique :
Usinage par électroérosion (EDM) : usinage de haute précision de moules métalliques, tels que les moules de moulage sous pression pour les équipements 5G.
Métallurgie électrolytique : La résistance à la corrosion le rend adapté à la purification électrolytique de métaux tels que le cuivre et l’aluminium.
Assainissement de l'environnement :
Support de catalyseur : prend en charge les catalyseurs en métaux nobles (par exemple, platine, palladium) pour le traitement des gaz résiduaires ou la purification de l'eau.
Matériaux d'adsorption : Les structures poreuses adsorbent les ions de métaux lourds ou les polluants organiques.
Gestion thermique :
Échangeurs de chaleur : conductivité thermique très efficace et propriétés légères adaptées aux systèmes de refroidissement aérospatiaux.
Matériaux d'isolation : atteint une résistance thermique directionnelle en contrôlant la porosité.
5. Graphite personnalisé comme électrode
Personnalisation de la taille et de la forme :
Plage de diamètres : 7-1200 mm, longueur jusqu'à 3000 mm.
Structures irrégulières : telles que des structures en nid d'abeille, en spirale ou avec des canaux de refroidissement.
Optimisation des performances :
Contrôle de la porosité : porosité personnalisée obtenue en ajustant la proportion d'agent porogène (5 % à 15 %).
Conductivité améliorée : l'ajout de nanotubes de carbone ou de graphène réduit la résistivité de 20 à 40 %.
Traitement de surface :
Revêtement anti-oxydation : l'imprégnation avec une solution de borate augmente la température de début d'oxydation à 900 ℃.
Revêtement antiadhésif : Enduit de polytétrafluoroéthylène (PTFE) pour réduire l'adhérence des produits d'électrolyse.
Intégration fonctionnelle :
Capteur intégré : des capteurs de température ou de pression sont intégrés à l'intérieur des électrodes pour une surveillance en temps réel.
Structure composite poreuse : Composite avec des matériaux tels que le silicium et le carbure de silicium pour améliorer la résistance mécanique ou la stabilité thermique.
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