Vodivá pasta z uhlíkových nanorúrok je nepostrádateľná vodivá prísada na prípravu elektród lítiovej batérie. Cesta rozpúšťadla pre pastu je rozdelená na tradičný NMP-systém na báze oleja-a vznikajúci systém na báze vody-. Stále viac výrobcov batérií začína skúmať: bude rozpúšťadlo NMP úplne nahradené? Aký je skutočný pokrok vodného-systému v oblasti lítiových batérií? Ktorá cesta procesu by sa mala zhodovať s vodivou pastou z uhlíkových nanorúrok? S implementáciou globálnej kontroly VOC a predpisov EÚ o batériách sa výber cesty rozpúšťadla stal kľúčovou otázkou pri plánovaní výrobnej linky a opakovaní formulácií. Tento článok v kombinácii s praxou hromadnej výroby objektívne analyzuje trend nahradenia NMP, súčasný stav industrializácie procesu založeného na vode-a poskytuje riešenia na prispôsobenie vodivej pasty CNT.
1. NMP Solvent má dlhodobý-trend nahradenia, ale nedá sa v krátkodobom horizonte úplne odstrániť
NMP, obmedzená environmentálnymi predpismi a nákladmi na obnovu, čelí neustálemu trendu nahrádzania; avšak obmedzená stabilitou vysoko{0}}niklových NCM katódových materiálov, v strednodobom až dlhodobom horizonte sa vytvorí vzor „olejových-a vodných{2}}trás koexistujúcich dlhodobo- namiesto jednorazovej{4}}úplnej náhrady.
NMP (N-metylpyrolidón) je vyhradené rozpúšťadlo pre PVDF spojivový systém a je tiež disperzným médiom pre tradičnú vodivú pastu CNT na báze oleja-. Predpisy EÚ REACH a domáce politiky kontroly VOC uvádzajú NMP ako látku vzbudzujúcu veľké obavy. Problémy ako reprodukčná toxicita, vysoké investície do zariadení na zhodnocovanie a kolísanie cien surovín nútia priemysel hľadať alternatívy.
Realita industrializácie je však rovnako jasná: materiály s vysokým -niklom NCM sú náchylné na extrakciu lítia a rozpúšťanie prechodného kovu pri kontakte s vodou, čo spôsobuje koróziu hliníkového kolektora prúdu. Pasty na-vodnej báze pre vysoko-zhutňovacie hrubé elektródy sú náchylnejšie na praskanie elektródového listu. Mnoho popredných spoločností zaoberajúcich sa batériou používa stratégiu postupného prepínania: výrobné linky na výrobu anód a LFP uprednostňujú konverziu-na vodnej báze, zatiaľ čo výrobné linky s vysokým-niklom si zachovávajú proces na báze ropy-na báze NMP-.
Kvantitatívne porovnanie NMP-systému na báze ropy-a systému na báze vody-
| Porovnávacia dimenzia | NMP-systém na báze oleja- (vodivá pasta CNT na báze oleja-) | Vodný-systém (vodivá pasta CNT-na vodnej báze) | Priemyselný vplyv |
|---|---|---|---|
| Jadrové rozpúšťadlo | NMP organické rozpúšťadlo | Deionizovaná voda | Na báze vody-výrazne znižuje obstarávacie náklady na rozpúšťadlá |
| Zodpovedajúci Binder | PVDF | CMC/SBR, kyselina polyakrylová na{0}}vodnej báze | Spojivové systémy nie je možné ľubovoľne miešať |
| Environmentálny tlak | Vysoká, vyžaduje veľké regeneračné vybavenie | Nízke, výrazne znížené emisie VOC | Batérie vyvážajúce do zámoria uprednostňujú vodnú{0}}trasu |
| Stabilita pasty | Dlhá doba skladovania, CNT nie sú náchylné na aglomeráciu | Citlivý na pH, vyžaduje špeciálny dispergátor CNT | Ladenie zloženia pasty na{0}}vodnej báze má vyšší prah |
| Vhodné katódové materiály | LFP, celý rad NCM/NCA | Zrelé pre LFP; NCM s vysokým-niklom sa stále priebežne overuje | Špičkový{0}}výkonný NCM stále vo veľkej miere používa systém založený na NMP- |
| Spotreba energie pri sušení náteru | Vysoká, vyžaduje systém regenerácie rozpúšťadla | Relatívne nízka, šetrí investície do obnovy NMP | Nové výrobné linky na skladovanie energie majú vďaka riešeniam na báze vody-cenovú výhodu |
| Obtiažnosť disperzie CNT | Stredné, CNT majú vynikajúcu kompatibilitu | Relatívne vysoké CNT sú hydrofóbne a náchylné na aglomeráciu | Vyžaduje od výrobcu-vopred{1}}upravenú špeciálnu vodnú{2}} pastu CNT na báze vody |
Referencia:Veda a technika skladovania energieprehľad odvetvia a verejne dostupné údaje o procese z{0}}výrobných závodov na batérie. Mnohé spoločnosti zlyhávajú pri konverzii, pretože priamo používajú olejovú -vodivú pastu CNT vo vodných{3}}systémoch, čo vedie k flokulácii, sedimentácii a zlyhaniu pri budovaní vodivej siete. Shandong Tanfeng nezávisle vyvinul vodivé pasty CNT vhodné pre oba systémy: pasta na báze oleja- prísne kontroluje indikátory vlhkosti; pasta na báze vody- využíva technológiu povrchovej úpravy CNT na zlepšenie hydrofóbnosti a zníženie rizika aglomerácie.
2. Skutočný stav aplikácie systémov na báze vody- v lítiových batériách
Proces výroby lítiových batériových anód-na báze vody bol plne popularizovaný; LFP katódy dosiahli malé-prenikanie do masovej výroby; vodná-cesta pre vysoko-niklové NCM katódy je stále v pilotnej a malo{4}}sériovej overovacej fáze, pričom pred rozsiahlou-industrializáciou je stále potrebný technický prelomový cyklus.
2.1 Anódy na báze vody-(grafitové/kremíkové-uhlíkové anódy): Vyspelé aplikácie veľkého-rozsahu
Grafitové anódy už dlho vo veľkej miere prijali vodný-systém CMC+SBR a vodivá pasta CNT na báze vody-je veľmi široko používaná. V konvenčných grafitových anódových systémoch je vodný-proces technicky stabilný s kontrolovateľným výťažkom. Domáce batérie na skladovanie energie a anódy batérií pre dvojkolesové vozidlá sú takmer výlučne na báze vody-.
Scenár pre kremíkové-uhlíkové kompozitné anódy je jasne odlišný: obyčajný kremíkový-uhlík sa môže pokúsiť o systém na báze vody-; anódy s vysokým-kremíkovým-obsahom častejšie používajú riešenie na báze NMP-na báze oleja-na zmiernenie hydrolýzy kremíkových častíc a rozpadu cyklu.
2.2 Vodné-katódy LFP: Stabilná penetrácia hromadnej výroby
LFP má vynikajúcu chemickú stabilitu a vynikajúcu odolnosť proti hydrolýze, vďaka čomu je najlepším vstupným bodom pre katódový proces-na báze vody. Mnohí výrobcovia akumulátorov energie priamo plánujú riešenia s vodnou-katódou pre nové výrobné linky, spárované so špeciálnou vodivou pastou CNT na báze vody-, čím sa efektívne znižujú investície do zariadení NMP a náklady na ekologickú prevádzku a údržbu. Obmedzenia prúdu sú sústredené na proces sušenia elektródového plátu s hrubým povlakom a kontrolu flexibility plátu elektródy.
2.3 Vodné-vysoko{2}}niklové NCM katódy: zatiaľ sa nevyrábajú sériovo
Materiály NCM s vysokým-niklom majú vysokú chemickú aktivitu. Pri kontakte s vodou dochádza k vedľajším reakciám, ktoré spôsobujú prudký nárast alkality kalu, koróziu hliníkovej fólie a pokles životnosti bunkového cyklu. V súčasnosti tento priemysel zmierňuje chyby hlavne pomocou povrchovej úpravy materiálu, prísad do tlmivých roztokov pH a nových spojív na-vodnej báze, no celkový výťažok a životnosť cyklu stále nezodpovedajú vyspelej ceste NMP. Batérie špičkových{5}}napájacích batérií osobných vozidiel sa zatiaľ rýchlo neprepnú na katódy na báze vody-.
Hlavné body bolesti vo vode-procesu
Hydrofóbna povaha CNT znamená, že obyčajný prášok priamo vstupujúci do vody sa veľmi ľahko aglomeruje; musí sa použiť prispôsobená vodivá pasta CNT-na vodnej báze.
Vyššie povrchové napätie vody spôsobuje, že hrubé-potiahnuté elektródové listy sú náchylné na nerovnomerné vysychanie, praskanie a odlupovanie materiálu.
Reológia kalu je citlivá na teplotu a pH s úzkym oknom kontroly výroby.
Spoločnosť Shandong Tanfeng optimalizovala formulácie vodivej pasty CNT na báze vody -pre scenáre lítiových batérií na báze vody-, pričom poskytuje odporúčané rozsahy prispôsobenia pH, znižuje tvorbu gélu v kaši a problémy s vrstvením a pomáha výrobcom batérií skrátiť cyklus ladenia procesu.
3. Ako zladiť vodivú pastu z uhlíkových nanotrubíc s cestou rozpúšťadla? Praktický sprievodca výberom
Akonáhle je určená cesta rozpúšťadla, systém vodivej pasty CNT jej musí zodpovedať. Svojvoľné miešanie pást na -základe oleja a vody-je zakázané; prioritou by malo byť potvrdenie systému kompatibility pasty s výrobcom surovín.
Scenár 1: Výrobná linka zachováva proces založený na NMP-olejovom-procese (ternárny výkon, vysoko-niklové batérie, vysoko-silikónové anódy)
Odporúčané:Vodivá pasta CNT na -olejovej báze{1}}na báze NMP.
Výhody:CNT sú plne rozptýlené, skladovanie pasty je stabilné, kompatibilné s PVDF spojivom, vhodné pre všetky typy katódových materiálov a vodivá sieť funguje stabilne. Vodivá pasta CNT na báze oleja- od Shandong Tanfeng prísne kontroluje vlhkosť 1 500 ppm alebo menej, aby sa zabránilo gélovateniu PVDF, vďaka čomu je vhodná na hromadnú výrobu 4680 veľkých valcových a vysokorýchlostných batérií.
Scenár 2: Plán výrobnej linky na vodnej-trase (akumulácia energie LFP, grafitové anódy, anti{2}}statické nátery)
Odporúčané:Vodivá pasta CNT na{0}}vodnej báze.
Musíte vybrať povrchovú-upravenú lítiovú-batériu-vyhradenej kvality; Prášok CNT by zákazník nemal priamo rozptýliť do vody. Vodivá pasta CNT-na vodnej báze od Shandong Tanfeng využíva vlastný-rozptyľovací systém, vďaka čomu zákazníci nemusia kupovať ďalšie veľké množstvá dispergačného činidla. Je kompatibilný so systémami spojiva na báze vody- CMC/SBR, čím spĺňa požiadavky na znižovanie nákladov a ekologickú výrobu batérií na ukladanie energie.
Bežné výberové chyby
Veriť, že „vodná- pasta je lacnejšia“, a slepo dovybavovať výrobné linky, ignorujúc náklady na ladenie procesov a straty na výnosoch.
Priame pridávanie -vodivej pasty CNT na báze oleja do miešacích nádrží na báze vody-, čo spôsobuje flokuláciu a zošrotovanie kalu.
Používanie bežného prášku CNT v systémoch na báze vody-, výsledkom čoho je nedostatočné rozptýlenie, zvýšené množstvo pridávania a vyšší vnútorný odpor.
4. Prognóza rozvoja priemyselnej cesty a odporúčania na implementáciu továrne
V krátkodobom horizonte (3-5 rokov) sa systém NMP na báze ropy-a systém na báze vody-vyvinú súbežne. Skladovanie energie a batérie s nízkou{5}}rýchlosťou dopravy urýchľujú prechod na vodu-; Batérie špičkových-motorových vozidiel pre osobné automobily stále využívajú hlavne proces-na báze ropy. Novým výrobným linkám sa odporúča rezervovať si priestor na konverziu kompatibility s dvomi linkami.
Pre nové energetické spoločnosti, ktoré plánujú modernizáciu receptúr alebo modernizáciu výrobnej linky, môžu byť uvedené nasledujúce nápady na implementáciu:
Diferenciácia umiestnenia produktu:V prípade produktov zameraných na skladovanie energie a LFP uprednostňujte vodnú -cestu a pripojte sa k vodným- vzorkám CNT vodivej pasty; pre špičkové-vyššie{3}}niklové a vysoko{4}}kremíkové anódy pokračujte v krátkodobej optimalizácii systému na báze NMP-na báze oleja-.
Simultánne testovanie materiálu:Pri konverzii cesty rozpúšťadla sa spojivo a vodivá pasta CNT musia podrobiť testovaniu gradientu súčasne; jediná surovina by sa nemala meniť sama.
Vopred sa spojte s výrobcami pasty:Požiadajte o malé vzorky zodpovedajúceho systému na overenie stability pasty, odporu elektród a výkonnosti bunkového cyklu.
Shandong Tanfeng New Material, ako profesionálny výrobca vodivej pasty CNT, súčasne hromadne -vyrába vodivú pastu CNT na-olejovej báze{2}}na báze CNT a vodivú pastu CNT na vodnej báze-na vodnej báze, pokrývajúce kategórie MWCNT a FWCNT. Na základe batériového systému zákazníka a existujúcej cesty rozpúšťadla na výrobnej linke môžu poskytnúť testovanie vzoriek a usmernenie procesu disperzie, pričom ponúkajú jedno{5}}riešenie pre výber vodivej pasty CNT, kompatibilitu pasty a problémy s aglomeráciou disperzie.