אבקת פחמן שחור מוליך סופר P, כחומר פחמן שחור בעל מוליכות מעולה, נמצא בשימוש נרחב בתחומים כמו סוללות, סופר-קבלים, ציפויים מוליכים וכו'. יש לו דרגת גרפיטיזציה גבוהה וצורה ייחודית, שיכולות לספק מוליכות גבוהה ויציבות כימית.
שיטות סינתזה
אבקת סופר Pהוא סוג מיוחד של ננו-חומר שניתן להכין אותו בשיטות שונות, כולל מיצוי פחם, גרפיטיזציה ושקיעת אדים כימית. ביניהן, מיצוי פחם הוא אחת משיטות ההכנה הנפוצות ביותר. באמצעות תהליך גרפיטיזציה בטמפרטורה גבוהה, חומר אורגני בפחם מומר לפחמן שחור, אשר לאחר מכן עובר סדרה של טיפולים פיזיקליים וכימיים כדי לקבל אבקת סופר P בעלת מוליכות מעולה.
תפקוד ליבה
באלקטרודה (חיובית או שלילית) של סוללה, המוליכות האלקטרונית של החומר הפעיל (כגון ליתיום ברזל פוספט LiFePO4, ליתיום קובלט אוקסיד LiCoO2, גרפיט, פחמן קשה וכו') לרוב אינה אידיאלית.
ערבוב כמות קטנה (בדרך כלל 1% -10% ממשקל האלקטרודה הכולל, בדרך כלל 3% -5%) של אבקת סופר P עם חומרים פעילים וחומרים מקשרים יכול:
ליצור מסלולי הולכה אלקטרוניים יעילים בין חלקיקי חומר פעיל ובין חלקיקים לאספני זרם (כגון נייר אלומיניום, נייר נחושת).
להפחית משמעותית את ההתנגדות הפנימית של האלקטרודה.
שפר את שיעור הניצול של חומרים פעילים, במיוחד במהלך טעינה ופריקה של זרם גבוה.
שפר את ביצועי הקצב (יכולת טעינה ופריקה מהירה) ואת חיי הסוללות.
מאפיינים מבניים
המאפיינים המבניים של אבקת סופר P באים לידי ביטוי בעיקר במיקרו-מבנה ובהרכב הכימי שלה. תחת מיקרוסקופ אלקטרונים סורק, אבקת סופר P מציגה פיזור חלקיקים אחיד, כאשר גודל החלקיקים נע בדרך כלל בין 10 ל-30 ננומטר. ניתוח ההרכב הכימי מראה שאבקת סופר P מורכבת בעיקר מייצורי פחמן, אך מכילה גם כמות מסוימת של חמצן, חנקן ויסודות טומאה.
יישומי אחסון אנרגיה
לאבקת סופר P פוטנציאל יישום רחב בתחום אגירת אנרגיה. כמרכיב חשוב בסוללות ליתיום-יון, ניתן להשתמש באבקת סופר P כחומר אלקטרודה שלילית, המספק תעלות הולכה אלקטרוניות ואתרים פעילים לתגובות החדרת ליתיום, ובכך לשפר את צפיפות האנרגיה ואת יציבות המחזור של סוללות ליתיום-יון. ניתן להשתמש באבקת סופר P גם כחומר אלקטרודה עבור סופר-קבלים, עם מאפיינים של צפיפות אנרגיה גבוהה, חיי מחזור ארוכים וטעינה ופריקה מהירות.
יישומי אלקטרוניקה
בתחום האלקטרוניקה, לאבקת סופר-פיברילטור (סוּפֶּר P אֲבָקָה) פוטנציאל גדול בתחום האלקטרוניקה הגמישה. בשל המוליכות והפלסטיות המעולות שלה, ניתן להשתמש באבקת סופר-פיברילטורטור להכנת מכשירים אלקטרוניים גמישים כגון מסכי תצוגה גמישים, מכשירים לבישים וסוללות מתגלגלות. יישומים אלה ישנו במידה רבה את הצורה והשימוש במכשירים אלקטרוניים מסורתיים, ויספקו חוויית משתמש נוחה ונוחה יותר.
הגברת יעילות
בנוסף לאחסון אנרגיה ואלקטרוניקה, אבקת סופר-פיברילטור (סוּפֶּר P) נמצאת בשימוש נרחב גם בהכנת זרזים. המוליכות הגבוהה שלה ושטח הפנים הסגולי הגדול שלה יכולים לשפר את יעילות התגובה ואת הפעילות הקטליטית. לדוגמה, על ידי שילוב של אבקת סופר-פיברילטור עם זרזים של מתכות יקרות, ניתן להכין זרזים בעלי ביצועים גבוהים לתהליכים אלקטרו-קטליטיים כגון תגובת חיזור חמצן (ORR) ותגובת חיזור הידרוקסיד (שֶׁלָה).
