Көміртегінің қарасының электр көліктерінде қолданылуы

Қуаттық Батареялар: Өткізгіштік пен Құрылымдық Нығайтудың Қос Өзегі

Литий-иондық батарея жүйелерінде, көміртегі қарасы оңтүстік, теріс және электролит сияқты үш негізгі компоненттерде қолданылатын алмастырылмас функционалды материалға айналды.

Теріс электродтық өткізгіш желісін құру: Өңделген көміртегі қарасы графит материалдарының электрон өткізгіштігін жақсартады, литий батареяларының теріс электродтарының заряд тасымалдау кедергісін 40%-дан астам азайтады.

2025 жылғы деректер бойынша, жоғары сапалы қуат батареяларында, теріс электрод материалының 5%-8% құрайтын көміртегі қарасын қосу батареяның зарядтау және разрядтау тиімділігін 12% арттырып, -20°C температурада сыйымдылықты сақтау деңгейін 75% дейін көтереді. Doublestar Group компаниясының микролдық катализ технологиясы арқылы өндірілген және беті қапталған жоғары тазалықтағы пиролиздік көміртегі қарасы осы қолдану саласында кеңінен қолданыс тапты.

Оң электродтың өнімділігін оңтайландыру: Үштік литий-ионды батареялардың оң электродтық суспензиясында өткізгіш көміртегінің қарасы үздіксіз өткізгіш жол құрады, литий кобальт оксиді және литий никель кобальт марганец оксиді сияқты белсенді материалдарды пайдалану коэффициентін 98% дейін арттырады.

Шаньдундық Neste компаниясының кремний-бор композиттік модификациялау технологиясы арқылы әзірленген NC1107 көпфазалық көміртегі, катод материалдарының жоғары жылдамдықта зарядтау және разрядтау кезіндегі поляризация мәселесін одан әрі шешеді.

Электролит тұрақтылығын жақсарту: Көміртегінің кеуекті құрылымы электролиттегі су мен ластаушы иондардың аз мөлшерін сіңіреді, бұл батарея сыйымдылығының төмендеу жылдамдығын баяулатып, қуат батареяларының тоқталым санын 3000-нан астам циклге дейін ұлғайтады, бұл көміртегісіз батареялармен салыстырғанда 50% ұлғаюды білдіреді.

Shandong Neste's NC1107 multiphase carbon black, developed through silicon-boron composite modification technology, further addresses the polarization issue of cathode materials during high-rate charge and discharge.

Improved electrolyte stability: The porous structure of carbon black absorbs trace amounts of water and impurity ions in the electrolyte, slowing the rate of battery capacity decay and extending the cycle life of power batteries to over 3,000 cycles, a 50% increase compared to batteries without carbon black.

Водород отын ұяшықтары: Газды тарату қабатының негізгі компоненті

Судымен жұмыс істейтін көліктердің энергия көзі ретінде, протон алмасу мембранасының отын элементтерінің (PEMFC) газды тарату қабаты (GDL) көміртегі қарасының өнімділігіне өте жоғары талаптар қояды:

Микрокеусті қабаттың функциясы: GDL-дің микрокеусті қабаты, көміртегі қарасы мен гидрофобты агент қоспасынан тұратын, тек 10-100 мкм қалыңдығында болып, реактивті газдарды катализаторлық қабатқа біркелкі бағыттайды, сонымен қатар су ағынын шығарып, су басудан сақтайды.

2025 жылға болжанатын негізгі технологиялардың ішінде мезопорлық модификацияланған көміртектің қолданылуы қабаттың ауа өткізгіштігін 30% арттырады, бұл 1,1 А/см² жоғары ток тығыздығында тұрақты жұмыс істеуге мүмкіндік береді. Дәстүрлі көміртек материалдары 0,9 А/см² ток тығыздығында өнімділіктің төмендеуін бастан кешіреді.

Каталитикалық қабатты қолдау: Көміртегінің жоғары бетінің ауданы платина негізіндегі катализаторларға бекіту орындарын ұсынады. Азотпен легирлеу және модификациялау ион алмастырғыш мембранадағы сульфотоптардың «улануын» азайта алады, катализаторды пайдалануды дәстүрлі 35%-50% деңгейінен 70% астамға дейін арттырады, сутегі отындық элементтеріндегі қымбат металл қолданылуын және шығындарын айтарлықтай төмендетеді.

Among mainstream technologies expected in 2025, the use of mesoporous modified carbon black will improve the layer's air permeability by 30%, enabling stable operation at a high current density of 1.1 A/cm². Conventional carbon black materials experience performance degradation at 0.9 A/cm².

Catalytic Layer Support: Carbon black's high surface area provides attachment sites for platinum-based catalysts. Nitrogen doping and modification can reduce the "poisoning" of the sulfonic acid groups in the ion-exchange membrane, increasing catalyst utilization from the traditional 35%-50% to over 70%, significantly reducing precious metal usage and costs in hydrogen fuel cells.

ШинаЖүйе: Жасыл және жоғары өнімділік арасындағы тепе-теңдік күші

Жаңа энергия көліктерінің шиналарда төмен домалау кедергісі мен жоғары тозуға төзімділік талаптары, көміртегі қара шин формулаларындағы технологиялық жаңғыртуларды ілгерілетуде.

Жасыл Шина Трактық Қоспасы: Бөлшектердің өлшемін бақыланатын (15-300 нм) көміртегі қарасы мен кремний диоксидінің композиттік жүйесі шинаның домалау кедергісін 18,3%-ға төмендетіп, сонымен бірге тозуға төзімділігін 40%-ға арттыра алады.

Шаньдун Нэстенің NC1107 көпфазалық көміртегі, көміртегі-кремний/көміртегі-бор қос фазалық құрылымы арқылы доңғалақ кедергісі мен төзімділігін үйлесімді оңтайландырады. Ол Хуашын Резина сияқты компаниялардың жоғары сапалы жаңа энергиялық көліктерге арналған түпнұсқа жабдық шиналарында қолданылуда.

Бүйір қабырғасы мен ішкі қаптаманы нығайту: Құтырылған көміртектің үш өлшемді желілік құрылымы шинаның бүйір қабырғасының иілу шаршауына төзімділігін арттырады, бүйір қабырғасының жарылу қаупін 60%-ға төмендетеді. Оны ішкі қаптамада талькпен бірге қолданған кезде, шинаның ауа өткізбеу қабілетін 50%-ға жақсарта алады, бұл жаңа энергия көліктерінің жұмыр жолдағы жасырын жүру қашықтығының жоғалуын азайтады.

Электрондық және электрлік: Электромагниттік экранизация және оқшаулау қорғанысы

Жаңа энергия көліктерінің дана көлік жүйелері мен жоғары кернеулі тізбектері қатаң электромагниттік үйлесімділік талаптарын қойып, осы саладағы көміртегі қарасының қолданылуы тез кеңейіп жатыр:

Электромагниттік экрандау материалдары: Батарея қаптамалары және борттық басқаруыштар сияқты құрамдас бөліктердің жабындыларына 15%-20% өткізгіш көміртегі қарасын қосу арқылы 100МГц-1ГГц жиілік диапазонында электромагниттік экрандау тиімділігі 30дБ-дан асатын үздіксіз өткізгіш желі құрылады, бұл электромагниттік кедергілерден туындайтын басқару жүйесінің ақауларын тиімді түрде болдырмайды.

Жоғары кернеулі кабельді нығайту: Электромобильдердің жоғары кернеулі кабельдерінің оқшаулау қабатында, көміртегі ұнтағы оның дисперсиясын басқару арқылы материалдың ескіруге төзімділігін жақсартады, кабельдің қызмет ету мерзімін 120°C температурада 10 жылдан астам уақытқа дейін ұзартады. Сонымен қатар, ол майға төзімділік пен механикалық беріктікті арттырады.

New energy vehicles' intelligent driving and high-voltage circuit systems have stringent electromagnetic compatibility requirements, and carbon black's application in this area is rapidly expanding:

Electromagnetic shielding materials: Adding 15%-20% conductive carbon black to the coating of components such as battery pack casings and onboard controllers creates a continuous conductive network with an electromagnetic shielding effectiveness exceeding 30dB in the 100MHz-1GHz frequency band, effectively preventing control system malfunctions caused by electromagnetic interference.

High-voltage cable reinforcement: In the insulation layer of electric vehicle high-voltage cables, carbon black can improve the material's aging resistance by controlling its dispersion, extending the cable's service life to over 10 years at temperatures of 120°C. It also enhances oil resistance and mechanical strength.

Дененің құрылымы: Жеңілдету және коррозиядан қорғау

Көміртегі қарасының металл емес көлік кузов бөлшектеріндегі функционалды қолданылуы біртіндеп кеңейіп жатыр:

Пластик бөліктерін өзгерту: Бамперлер мен батарея қораптарының рамалары сияқты полипропилен құрамдас бөліктеріне көміртегі қарасын қосу материалдың соққы беріктілігін 25% арттыра алады, сонымен қатар ультракүлгін сәулелерден қорғайтын қасиет береді, бұл күн сәулесіне ұзақ уақыт бойы әсер етуден болатын ескіру мен жарылудың алдын алады.

Коррозияға қарсы жабын толықтырғышы: Көлік шассисінің коррозияға қарсы жабындарында, көміртегі қарасының тақтайша тәрізді құрылымы коррозиялық ортаның сіңу жолын ұзартады, бұл жабынның тұз бұрқағына төзімділігін 500 сағаттан 1000 сағаттан астам уақытқа дейін арттырады, яғни жаңа энергиялы көліктердің ұзақ өмірлік цикліне сәйкес келеді.

Anti-Corrosion Coating Filler: In vehicle chassis anti-corrosion coatings, the flaky structure of carbon black extends the penetration path of corrosive media, increasing the coating's salt spray resistance from 500 hours to over 1,000 hours, meeting the longer vehicle lifecycle requirements of new energy vehicles.