V procese miešania suspenzie lítiovej batérie sa vodivá suspenzia CNT stala hlavnou vodivou prísadou. Aplikačné procesy, pomery pridávania a požiadavky na disperziu pre suspenziu CNT sa medzi katódovými a anódovými systémami značne líšia. Mnoho závodov na spracovanie lítiových batérií jednoducho používa rovnaké parametre podávania pre obe, čo môže viesť k problémom, ako je vysoký vnútorný odpor elektródového plechu, abnormálna reológia kalu a neštandardná životnosť cyklu. Objasnenie rôznych aplikačných logík pre katódy a anódy a ich zosúladenie s vhodnými triedami kalov je kľúčom k plnému využitiu výhod CNT vodivej siete s dlhým dosahom. Shandong Tanfeng sa zameriava na výskum, vývoj a výrobu vodivých kalov CNT pre lítiové batérie, pričom vyvíja prispôsobené produkty pre katódy a anódy, ktoré výrobcom batérií pomôžu zjednodušiť ich procesy-výroby kalov a stabilizovať elektrochemický výkon elektród.
I. Rozdiely v aplikácii jadra medzi katódami a anódami
Vodivá suspenzia CNT pre katódy sa zameriava na budovanie vodivých ciest s nízkymi hladinami pridania, ktoré sú vhodné pre systémy na báze oleja- NMP. Aplikácie anódy sa delia na grafitové anódy a anódy na báze kremíka-, ktoré sú kompatibilné s procesmi na báze oleja-a vody-. Anódy na báze kremíka- majú vyššie požiadavky na pomer strán CNT a húževnatosť kalu. Rovnaký druh kaše by sa nemal používať zameniteľne pre obe.
Katódové aktívne materiály majú vysokú hustotu zhutnenia. Vodivé činidlo primárne vypĺňa medzery medzi časticami na potlačenie nárastu vnútorného odporu. Okrem vodivosti musí anóda tlmiť aj expanziu objemu materiálu, najmä v prípade anód na báze kremíka-, kde CNT potrebujú vytvoriť flexibilnú prepojenú sieť, aby sa zabránilo prerušeniu vodivých ciest. Kľúčové parametre pre rôzne scenáre sú nasledovné:
| Aplikačný scenár | Systém bežných rozpúšťadiel | Prídavok suchej bázy CNT | Hlavný cieľ | Bežné riziká | Referenčný základ |
|---|---|---|---|---|---|
| NCM (ternárska) katóda | Na báze ropy- NMP | 0.2%‑0.6% | Nízke vedľajšie reakcie, rovnomerné rozptýlenie, žiadny vplyv na zhutnenie | Aglomerácia spôsobujúca čierne škvrny na elektródach, vysoká impedancia | Príručka aplikácie vodivých činidiel pre priemysel lítiových batérií |
| LFP katóda | Na báze ropy- NMP | 0.3%‑0.8% | Zlepšite kontakt s časticami, zvýšte rýchlosť | Veľké výkyvy viskozity v kaši, nestabilná plošná hustota náteru | GB/T 33818‑2017 |
| Konvenčná grafitová anóda | Vodné-založené | 0.15%‑0.4% | Znížte vnútorný odpor anódy, zlepšite cyklovanie | Riziko pokovovania lítiom v dôsledku zlého rozptylu | Štatistické údaje výrobnej linky |
| Silikónová-uhlíková kompozitná anóda | Kompatibilné s vodou/NMP | 0.4%‑1.0% | Flexibilná vodivá sieť, vydrží expanziu objemu | Rýchly cyklistický úpadok v dôsledku nedostatočných CNT | Laboratórne a pilotné údaje napájacej batérie |
Shandong Tanfeng rozdeľuje produkty pre rôzne scenáre. Séria FB je navrhnutá pre katódy-na báze oleja s prísnou kontrolou nečistôt, aby sa znížili vedľajšie reakcie batérie. Séria FB na báze vody-je vhodná pre grafitové a kremíkové-uhlíkové anódy, ponúka dobrú stabilitu disperzie a prispôsobuje sa prostrediam-tvorby vodnej kaše, takže zákazníci nemusia opakovane upravovať procesy disperzie.
II. Ako používať vodivú kašu CNT v katódach lítiových batérií
Na použitie s katódou by sa vodivá suspenzia CNT mala prednostne pridávať pred-metódou miešania, nie za sucha-zmiešaná priamo s aktívnymi práškami. Dôraz je kladený na kontrolu jemnosti kalu a obsahu nečistôt, aby zodpovedali prevádzkovým podmienkam vysokonapäťovej katódy.
Výroba katód väčšinou využíva rozpúšťadlový systém NMP. Štandardný operačný postup je:
Spojivo PVDF úplne rozpustite v NMP, aby ste pripravili roztok spojiva.
Pridajte vodivú kašu CNT a miešajte pri nízkej rýchlosti, aby ste pred-zmiešali, čím sa CNT najskôr rozptýli v roztoku spojiva.
Postupne pridajte aktívny materiál katódy a vodivé činidlo sadze a potom zvýšte rýchlosť miešania, aby sa dosiahla vysoká{0}rýchlosť disperzie.
Keď viskozita a jemnosť splnia normy, prefiltrujte a preneste kašu do procesu poťahovania.
Kľúčové operačné body:
Nenalievajte vodivú kašu CNT priamo do suchých práškov s vysokým-tuhým{1}}obsahom, pretože to môže ľahko spôsobiť aglomeráty.
V prípade systémov NCM prísne kontrolujte kovové nečistoty, aby ste zabránili samovoľnému vybitiu batérie-. Špecifická suspenzia Shandong Tanfeng pre katódu-prísne kontroluje kovové nečistoty, ako je železo a meď, pričom pred odoslaním prechádza viacstupňovým-čistením a filtráciou.
V prípade systémov LFP môže použitie CNT v kombinácii so sadzami vyvážiť pomer výkonu a nákladov, čím sa dosiahnu lepšie výsledky ako pri použití samotných sadzí.
Spätná väzba od továrne naznačuje, že niektoré spoločnosti pridávajú suspenziu CNT príliš neskoro v procese alebo do vysokorýchlostných miešacích nádrží- s nedostatočným časom miešania. To vedie k neúplnému rozpojeniu CNT, čo má za následok lokálne vysokú impedanciu na elektródovom pláte a poklesy napätia počas testovania rýchlosti. Je potrebné upraviť postupnosť podávania.
III. Ako používať vodivú kašu CNT v anódach lítiovej batérie
Grafitové aj kremíkové -uhlíkové anódy môžu používať vodivú suspenziu CNT. Anódy-na vodnej báze sú hlavným prúdom. Postupnosť podávania by mala uprednostňovať pred-miešanie s roztokom CMC spojiva. V prípade kremíkových-uhlíkových anód je potrebné primerane zvýšiť pridanie suchej-bázy a treba venovať pozornosť reológii a elasticite kalu.
Štandardný kalový-proces výroby grafitových anód na báze vody-:
Rozpustite CMC v čistej vode, aby ste pripravili roztok spojiva.
Pridajte vodivú kašu CNT a miešajte pri nízkej rýchlosti, kým nebude homogénna.
Pridajte grafitový/kremíkový -uhlíkový aktívny materiál a vodivé sadze a potom vykonajte vysokorýchlostnú{1}}disperziu.
Nakoniec pridajte SBR spojivo a miešajte pri nízkej rýchlosti, aby sa upravila viskozita, čím sa dokončí príprava anódovej kaše.
Podrobnosti o kritickom procese:
SBR latex by sa nemal miešať s vodivou suspenziou CNT pri vysokej rýchlosti po dlhú dobu, pretože to môže spôsobiť deemulgáciu. Mal by sa pridať na konci procesu pri nízkej rýchlosti.
Prídavok suchého{0}}základu pre bežné grafitové anódy nemusí byť príliš vysoký. Predávkovanie môže stlačiť podiel spojiva, čo vedie k uvoľňovaniu prášku z elektródového plátu.
Kremíkové materiály v kremíkových-uhlíkových anódach vykazujú veľkú expanziu. Spoliehajú sa na prepojenie CNT, aby vytvorili flexibilnú sieť. Preto je pridané množstvo vyššie ako pri bežných grafitových anódach za podobných podmienok.
Vodivá suspenzia CNT na vodnej báze FB-na vodnej báze od Shandong Tanfeng je kompatibilná s anódovými systémami na báze vody-a vykazuje dobrú kompatibilitu s CMC a SBR s minimálnym rizikom flokulácie. Mnoho výrobcov kremíkových uhlíkových anód priamo používa túto triedu, čím sa skracuje čas potrebný na vývoj formulácie.
IV. Bežné úskalia pri používaní vodivej suspenzie CNT pre katódy a anódy
Nesprávne miešanie akosti, použitie nesprávnej postupnosti dávkovania a slepé zvyšovanie množstva pridávania sú tri najčastejšie problémy pri aplikácii suspenzie CNT na katódy a anódy. Tie môžu priamo spôsobiť abnormálny kal a výkon batérie.
| Problémové javy | Hlavná príčina | Protiopatrenia |
|---|---|---|
| Jemné častice/čierne škvrny v katódovej suspenzii | používanie anódovej-kalovej hmoty pre katódy; nekompatibilný dispergačný systém; nedostatočný čas miešania počas kŕmenia | Prepnúť na katódovú-suspenziu; optimalizovať postup pred{1}}miešania; zvýšiť filtračný skríning |
| Flokulácia a aglomerácia v anódovej suspenzii-na vodnej báze | Priame vysokorýchlostné{0}}miešanie suspenzie CNT s SBR | Najskôr premiešajte CNT s roztokom CMC; pridajte SBR neskôr pri nízkej rýchlosti |
| Rýchly cyklický rozpad a strata kapacity v anóde | Nedostatočný prídavok CNT pre kremíkovú-uhlíkovú anódu; prerušená vodivá sieť | Zvýšte základný pomer CNT-; vyberte vysoký-pomer{2}}strany, anódový-špecifický kal |
| Vysoké samovybíjanie-v katódových elektródových listoch | Nadmerné kovové nečistoty v suspenzii | Vyberte si produkty od výrobcov s prísnou kontrolou nečistôt; vykonať dôkladnú kontrolu vstupného materiálu |
Mnoho tovární, ktoré hľadajú jednoduchosť, používa jeden typ suspenzie CNT pre katódu aj anódu. Avšak rôzne systémy majú rôzne dispergačné činidlá a špecifikácie nečistôt. Aj keď sa problémy na začiatku nemusia objaviť, počas sériovej výroby sa objavia problémy, ako je samo{2}}vybíjanie a cyklické anomálie. Shandong Tanfeng poskytuje odporúčania pre výber triedy založené na chémii batérie zákazníka, aby sa predišlo výrobným stratám v dôsledku nezhodných tried.
V. Odporúčania pre vstupnú kontrolu materiálu a procesné skúšky
Je dôležité vykonať overenie vstupných materiálov pred výrobou. Nespoliehajte sa len na špecifikácie pevného obsahu. Skombinujte testy jemnosti, merného odporu a kompatibility v malých-testoch, aby ste potvrdili vhodnosť pre vaše špecifické miešacie zariadenie ešte pred rozšírením do výroby.
Po prijatí vzorky vodivej suspenzie CNT si najskôr skontrolujte protokol o skúške z výroby, pričom venujte pozornosť obsahu pevných látok, obsahu CNT, kovovým nečistotám a jemnosti.
Vykonajte malé{0}}skúšky kalu, ktoré napodobňujú proces výrobnej linky. Pozorujte aglomeráciu alebo flokuláciu a otestujte viskozitu suspenzie a odpor elektródy.
Keď prejdú elektrochemické testy v malom{0}}meradle, postupne sa rozšírte na pilotné testy a nakoniec na masovú výrobu.
Dodržujte požiadavky výrobcu na skladovanie, zabezpečte správne utesnenie a kontrolu teploty a pred použitím kašu dôkladne premiešajte{0}}.
Shandong Tanfeng môže poskytnúť skúšobné vzorky kooperujúcim zákazníkom a ponúka technickú podporu. Náš tím vám môže poradiť v súvislosti so sekvenciami podávania, rýchlosťami miešania a trvaním miešania prispôsobeným existujúcemu zariadeniu zákazníka, čím pomôže skrátiť cyklus ladenia receptúr.
Aplikácia vodivej suspenzie CNT v katódach a anódach lítiových batérií sa nedá zovšeobecniť. Katódy používajú hlavne systémy na báze NMP-oleja, ktoré hľadajú nízke nečistoty a primerane nízke úrovne pridávania. Anódy využívajú prevažne systémy na báze vody-, pričom kremíkové-uhlíkové anódy kladú väčší význam na flexibilnú vodivú sieť vybudovanú pomocou CNT. Je dôležité vyhnúť sa svojvoľnému miešaniu rôznych druhov systému a prísne kontrolovať postupnosť podávania a proces miešania. Výber vhodnej vodivej suspenzie CNT a jej skombinovanie s validáciou v malom-meradle je jediný spôsob, ako plne využiť výhody vodivosti CNT. Shandong Tanfeng ponúka komplexnú produktovú matricu vyhradených vodivých kalov CNT pre katódy aj anódy, spolu s procesnými riešeniami, aby pomohla výrobcom lítiových batérií dosiahnuť stabilnú výrobu.