Počas procesu výberu materiálu pre lítiové batérie sa mnohí inžinieri výskumu a vývoja potýkajú s výberom systému rozpúšťadiel pre vodivú suspenziu SWCNT. Hoci výkon uhlíkových nanorúrok je medzi verziami na báze vody-a NMP{2}}na oleji podobný, ich disperzné systémy, kompatibilita a podmienky spracovania sa značne líšia. Výber nesprávneho systému môže viesť k problémom, ako je flokulácia kalu, zlyhanie disperzie a prudko stúpajúca impedancia elektródy počas hromadnej výroby. Objasnenie použiteľných hraníc dvoch typov kalov a ich prispôsobenie existujúcemu procesu miešania v továrni je nevyhnutné na plné využitie základných výhod SWCNT: vysoká vodivosť a nízke úrovne pridávania. Shandong Tanfeng môže dodávať suspenzie SWCNT na báze vody- aj NMP{7}}na oleji a dokončila úpravy zloženia pre rôzne systémy miešania, aby pomohla výrobcom lítiových batérií znížiť náklady na pokusy-a-chyby.
I. Porovnanie indikátora jadra: suspenzia SWCNT na báze vody- vs. NMP olej-
Hlavný rozdiel medzi suspenziami SWCNT na -vodnej a olejovej báze- NMP spočíva v dispergátore a nosiči rozpúšťadla. Zatiaľ čo vodivosť CNT je podobná, ich kompatibilita so spojivami a aktívnymi materiálmi je úplne iná. Miešanie alebo používanie medzi-systémami je prísne zakázané.
SWCNT majú extrémne jemné priemery a sú veľmi náchylné na aglomeráciu. Kaše na-vodnej a olejovej{2}} báze využívajú úplne odlišné povrchové modifikačné a dispergačné systémy, aby vyhovovali nekompatibilnému vodnému a NMP zmiešavaciemu prostrediu. Ich zmiešanie pravdepodobne spôsobí zrážanie disperzantov a rozsiahlu{4}}aglomeráciu CNT. Na základe normy GB/T 33818-2017 pre vodivé kaly z uhlíkových nanorúrok sú porovnania kľúčových indikátorov nasledovné:
| Porovnávacia položka | Suspenzia na báze oleja SWCNT NMP- | Suspenzia-na vodnej báze SWCNT | Referenčný základ |
|---|---|---|---|
| Disperzné médium | NMP | Deionizovaná voda | Technický list produktu |
| Kompatibilné spojivo | PVDF | CMC + SBR | Priemyselná prax v oblasti kalu z lítiových batérií |
| Typický pevný obsah | 4% - 8% | 3% - 7% | Dáta výrobného testu šarže |
| Kontrola kovových nečistôt | Menšie alebo rovné 15 ppm | Menšie alebo rovné 15 ppm | GB/T 33818-2017 |
| Vhodná skladovacia teplota | 10-30 stupňov, chráňte pred mrazom | 10-25 stupňov, prísne zabráňte zmrazeniu a rozmrazeniu | Záznamy zrýchleného testu starnutia |
| Aplikácia hlavnej elektródy | Katóda NCM s vysokým-niklom | Kremíková-uhlíková anóda, grafitová anóda | Štatistika pilota napájacej batérie |
Shandong Tanfeng vyrába tieto dva typy vodivých kalov SWCNT v oddelených výrobných linkách, aby sa predišlo krížovej{0}}kontaminácii. Každá šarža prechádza overením kompatibility, aby sa zabezpečilo primerané uvoľnenie CNT v rámci príslušného systému a znížilo sa riziko aglomerácie.
II. Vhodné systémy a aplikačné body pre vodivý kal SWCNT na báze oleja-NMP
Vodivá suspenzia SWCNT na báze oleja-NMP je vhodná len pre systémy miešania rozpúšťadiel-NMP, predovšetkým pre katódy lítiových batérií. Nemožno ho použiť v anódových kaloch-na vodnej báze. Proces kŕmenia musí zahŕňať predbežné-zmiešanie s roztokom PVDF spojiva.
Suspenzia SWCNT na{0}}olejovej báze používa NMP ako nosič s dispergačnými činidlami, ktoré sú stabilne rozpustné v NMP a ponúkajú vynikajúcu kompatibilitu s PVDF spojivom.Hlavné scenáre aplikácie:Vysoko-niklové katódy NCM, vysokonapäťové katódové systémy a katódové formulácie na báze oleja-, ktoré vyžadujú extrémne nízku vodivosť.
Štandardný postup miešania:
PVDF úplne rozpustite v rozpúšťadle NMP, aby ste pripravili jednotný roztok spojiva.
Pridajte suspenziu na báze oleja SWCNT NMP-a premiešajte-pri nízkej rýchlosti, aby sa CNT úplne rozptýlili v prostredí roztoku spojiva.
Pridajte aktívny materiál katódy a ďalšie vodivé činidlá, postupne zvyšujte rýchlosť disperzie.
Po kontrole jemnosti a viskozity prefiltrujte a preneste do procesu poťahovania.
Výrobné opatrenia:
Prísne zakázať pridávanie NMP olejovej -suspenzie SWCNT na báze priamo do vodnej- suspenzie; to spôsobí okamžitú flokuláciu a aglomeráciu.
SWCNT sú citlivé na podmienky rozptylu. Kŕmenie suchým práškom sa neodporúča; krok pred{1}}zmiešania je nevyhnutný.
Zabezpečte dobré vetranie dielne a kontrolujte posun obsahu pevných látok spôsobený odparovaním rozpúšťadla NMP.
Výrobná prípadová štúdia:Spoločnosť zaoberajúca sa{0}}vysokoniklovými batériami NCM pôvodne vo svojom katódovom systéme NMP omylom použila vodivú suspenziu SWCNT na báze vody-. V kaši sa objavil viditeľný vločkovitý materiál, čo viedlo k masívnemu odmietnutiu elektródového plátu v dôsledku čiernych škvŕn. Po prechode na vodivú suspenziu SWCNT na báze oleja NMP-na báze oleja Shandong Tanfeng a po procese pred{5}}miešania impedancia elektród spĺňala normy a miera defektov sa vrátila do normálu.
III. Vhodné systémy a aplikačné body pre vodivý kal SWCNT na báze vody-
Vodivá suspenzia SWCNT na{0}}vodnej báze je špeciálne určená na miešanie vody, väčšinou sa používa v anódach lítiových batérií. Nie je vhodný pre katódové systémy-na báze oleja NMP. Proces vyžaduje počiatočné zmiešanie s roztokom CMC spojiva, neskôr sa pridá spojivo SBR.
Suspenzia SWCNT na{0}}vodnej báze využíva čistú vodu ako médium s dispergačnými činidlami prispôsobenými vodnému prostrediu. Je určený predovšetkým pre grafitové anódy a anódy s vysokým -kremíkovým{3}}obsahom kremíka-uhlíkové anódy, čím je v súlade so súčasným trendom ekologických procesov na báze vody-.
Hlavné scenáre aplikácie:Špičkové-kremíkové-uhlíkové anódy, rýchlo{2}}nabíjacie grafitové anódy a mikro-batériové anódy.
Štandardný postup miešania:
Rozpustite CMC v deionizovanej vode, aby ste pripravili jednotný roztok spojiva.
Pridajte vodivú suspenziu SWCNT na -vodnej báze a pred-dispergujte pri nízkej rýchlosti.
Pridajte aktívny prášok na báze grafitu/kremíka-a pomocné vodivé činidlá a potom dispergujte vysokou rýchlosťou.
Nakoniec pridajte latex SBR pri nízkej rýchlosti a upravte viskozitu, aby sa príprava suspenzie dokončila.
Výrobné opatrenia:
SBR by sa nemal miešať s vodou-kalom SWCNT pri vysokej rýchlosti po dlhú dobu, pretože to môže spôsobiť deemulgáciu latexu.
Dôsledne sa vyhýbajte-zmrazovaniu pri nízkej teplote počas skladovania; cykly zmrazovania-rozmrazovania nenávratne poškodzujú disperzný systém.
Nedovoľte kontamináciu kalom na báze oleja- NMP, pretože to spôsobí flokuláciu.
Vodivá suspenzia SWCNT{0}}na vodnej báze Shandong Tanfeng bola upravená a optimalizovaná pre kremíkové-uhlíkové anódy. Dokáže udržiavať premosťujúcu sieť CNT aj pri opakovanej expanzii a kontrakcii kremíkových častíc, čo pomáha bunke udržiavať stabilnú životnosť cyklu.
IV. Hlavné rozmery pre posúdenie výberu
Primárnym kritériom výberu je existujúci systém miešania rozpúšťadiel v továrni, po ktorom nasleduje, či je elektróda katóda alebo anóda. Výkon nemôže byť založený výlučne na vlastnostiach CNT; aj tie najkvalitnejšie SWCNT budú mať nižšiu výkonnosť, ak je nosič rozpúšťadla nekompatibilný.
| Výberová dimenzia | Zvoľte NMP olejový{0}}kal na báze SWCNT | Vyberte vodný{0}}kal SWCNT |
|---|---|---|
| Miešacie rozpúšťadlo | Ako rozpúšťadlo používa NMP | Ako rozpúšťadlo používa čistú vodu |
| Poloha elektródy | Katóda lítiovej batérie | Anóda lítiovej batérie |
| Spojivový systém | PVDF | CMC-SBR |
| Typické umiestnenie produktu | Vysoko-niklové NCM, vysoko{1}}zhutňovacie katódy | Silikónové-uhlíkové anódy, rýchlo{1}}nabíjacie grafitové anódy |
Bežná mylná predstava:Niektorí pracovníci výskumu a vývoja sa domnievajú, že akákoľvek vodivá suspenzia SWCNT je univerzálna a jednoducho vymenia nosič rozpúšťadla alebo ich priamo zmiešajú. To nevyhnutne vedie k flokulácii kalu a defektom elektród. Aj keď je surovina CNT rovnaká, dispergačné systémy pre suspenzie na báze vody-a olej{3}} sú úplne odlišné a nepodporujú krížové-použitie.
Ak spoločnosť potrebuje vývoj katódy aj anódy, spoločnosť Shandong Tanfeng môže poskytnúť vzorky vodivých kalov SWCNT na -a vode{1}}založenej báze na paralelné porovnávacie skúšky v malom meradle, čím sa znížia náklady na výskum a vývoj-a{4}}chyby.
V. Odporúčania pre kontrolu vstupného materiálu a výrobnú prax
Po prijatí vodivej suspenzie SWCNT je okrem obsahu pevných látok a obsahu CNT nevyhnutný aj test kompatibility prípravku v malom-meradle. Pred začatím skúšobnej a hromadnej výroby si overte kompatibilitu s výrobnými spojivami.
Skontrolujte továrenskú správu produktu a overte si, či ide o verziu na -vodnej alebo olejovej báze NMP{1}}, aby ste sa vyhli nesprávnemu získavaniu materiálu v sklade.
Po dodaní skladujte podľa špecifikovaných podmienok a pred použitím celý bubon dôkladne premiešajte{0}}.
Uprednostňujte laboratórne{0}}skúšky v mierke, pozorovanie flokulácie alebo aglomerácie a testovanie jemnosti a odporu elektród.
Keď bude elektrochemický výkon v malom{0}}merítku uspokojivý, pokračujte v pilotnom overení a potom v hromadnej výrobe.
Technický tím Shandong Tanfeng môže poskytnúť procesné referencie, ako je rýchlosť miešania a trvanie pred{0}}miešania, na základe existujúceho zloženia zákazníka, aby sa skrátil cyklus ladenia.
Vodivé kaly SWCNT sa delia na typy na báze NMP na -olejovej a vodnej{1}} báze. Zatiaľ čo výkon CNT je podobný, dispergačné činidlá a nosiče rozpúšťadiel sú úplne nezávislé a nemožno ich miešať medzi systémami. Suspenzia SWCNT na báze oleja- NMP je vhodná pre katódové systémy používajúce miešanie NMP a PVDF spojivo. Suspenzia SWCNT na-vodnej báze je vhodná pre anódové systémy používajúce vodné miešanie a spojivo CMC-SBR, najčastejšie pre kremíkové-uhlíkové anódy. Primárnym výberovým faktorom je zhoda s vlastným zmiešavacím rozpúšťadlom a typom elektródy továrne, po ktorom nasleduje verifikácia v malom{10}}meradle. Shandong Tanfeng má možnosti hromadnej výroby vodivých kalov SWCNT na báze vody-a{13}}na báze oleja, s prísnou kontrolou nečistôt a stabilitou šarže a poskytuje podpornú technologickú podporu, ktorá pomáha pri vývoji špičkových{14}}projektov batérií.