W procesie mieszania zawiesiny baterii litowej, zawiesina przewodząca CNT stała się głównym dodatkiem przewodzącym. Procesy aplikacji, proporcje dodawania i wymagania dotyczące dyspersji zawiesiny CNT różnią się znacznie w zależności od układu katodowego i anodowego. Wiele zakładów przetwórstwa akumulatorów litowych po prostu stosuje te same parametry zasilania w obu przypadkach, co może prowadzić do problemów, takich jak wysoki opór wewnętrzny arkusza elektrody, nieprawidłowa reologia zawiesiny i niska trwałość cykli. Wyjaśnienie różnych logiki zastosowań katod i anod oraz dopasowanie ich do odpowiednich klas zawiesiny jest kluczem do pełnego wykorzystania-zalet sieci przewodzącej dalekiego zasięgu nanorurek CNT. Shandong Tanfeng koncentruje się na badaniach i rozwoju oraz produkcji przewodzących zawiesin CNT do akumulatorów litowych, opracowując dostosowane do indywidualnych potrzeb produkty do katod i anod, aby pomóc producentom akumulatorów uprościć procesy-wytwarzania zawiesiny i ustabilizować wydajność elektrochemiczną elektrod.
I. Podstawowe różnice w zastosowaniu pomiędzy katodami i anodami
Przewodząca zawiesina CNT do katod koncentruje się na budowaniu ścieżek przewodzących przy niskich poziomach dodatku, odpowiednich dla systemów opartych na oleju NMP-. Zastosowania anod dzielą się na anody grafitowe i anody na bazie krzemu-, kompatybilne zarówno z procesami na bazie oleju,-i wody-. Anody-na bazie krzemu mają wyższe wymagania dotyczące współczynnika kształtu CNT i wytrzymałości zawiesiny. Nie należy stosować zamiennie tego samego gatunku gnojowicy w obu przypadkach.
Materiały aktywne katodowe charakteryzują się dużą gęstością zagęszczenia. Środek przewodzący przede wszystkim wypełnia szczeliny między cząsteczkami, aby stłumić wzrost rezystancji wewnętrznej. Oprócz przewodności anoda musi także buforować wzrost objętości materiału, szczególnie w przypadku anod-krzemowych, gdzie nanorurki CNT muszą tworzyć elastyczną, wzajemnie połączoną sieć, aby zapobiec przerwaniu ścieżek przewodzących. Kluczowe parametry dla różnych scenariuszy są następujące:
| Scenariusz zastosowania | Wspólny system rozpuszczalników | Dodatek suchej bazy CNT | Podstawowy cel | Wspólne ryzyko | Podstawa odniesienia |
|---|---|---|---|---|---|
| Katoda NCM (trójskładnikowa). | Na bazie oleju NMP- | 0.2%‑0.6% | Niskie reakcje boczne, równomierna dyspersja, brak wpływu na zagęszczenie | Aglomeracja powodująca czarne plamy na elektrodach, wysoka impedancja | Instrukcja stosowania środka przewodzącego dla przemysłu akumulatorów litowych |
| Katoda LFP | Na bazie oleju NMP- | 0.3%‑0.8% | Popraw kontakt cząstek, zwiększ wydajność szybkości | Duże wahania lepkości zaczynu, niestabilna gęstość powierzchniowa powłoki | GB/T 33818-2017 |
| Konwencjonalna anoda grafitowa | Na bazie wody | 0.15%‑0.4% | Zmniejsz opór wewnętrzny anody, popraw jazdę na rowerze | Ryzyko pokrycia litem ze względu na słabą dyspersję | Dane statystyczne dotyczące linii produkcyjnej |
| Anoda z krzemu-kompozytu węglowego | Kompatybilny z wodą/NMP | 0.4%‑1.0% | Elastyczna sieć przewodząca, wytrzymuje ekspansję objętości | Szybki zanik cykliczny z powodu niewystarczającej ilości CNT | Dane pilotażowe laboratorium i akumulatora zasilającego |
Shandong Tanfeng dzieli produkty na różne scenariusze. Seria FB jest przeznaczona do katod-olejowych i zapewnia ścisłą kontrolę zanieczyszczeń w celu ograniczenia reakcji po stronie akumulatora. Seria FB na bazie wody-jest odpowiednia do grafitowych i krzemowych-anod węglowych, zapewniając dobrą stabilność dyspersji i dostosowując się do środowiska-wytwarzania zawiesiny wodnej, dzięki czemu klienci nie muszą wielokrotnie dostosowywać procesów dyspersji.
II. Jak stosować zawiesinę przewodzącą CNT w katodach baterii litowych
W przypadku zastosowania katodowego najlepiej jest dodać zawiesinę przewodzącą CNT metodą-mieszania wstępnego, a nie bezpośrednio-mieszać na sucho z aktywnymi proszkami. Nacisk położony jest na kontrolowanie stopnia rozdrobnienia szlamu i zawartości zanieczyszczeń w celu dopasowania-warunków pracy katody wysokiego napięcia.
Do produkcji katod wykorzystuje się głównie układ rozpuszczalników NMP. Standardowa procedura operacyjna to:
Całkowicie rozpuścić spoiwo PVDF w NMP w celu przygotowania roztworu spoiwa.
Dodaj przewodzącą zawiesinę CNT i mieszaj z małą prędkością w celu-wstępnego wymieszania, pozwalając na początkowe rozproszenie CNT w roztworze spoiwa.
Kolejno dodaj aktywny materiał katody i sadzę przewodzącą, a następnie zwiększ prędkość mieszania, aby uzyskać-szybką dyspersję.
Gdy lepkość i rozdrobnienie spełniają standardy, przefiltruj i przenieś zawiesinę do procesu powlekania.
Kluczowe punkty operacyjne:
Nie wlewaj przewodzącej zawiesiny CNT bezpośrednio do suchych proszków o dużej zawartości-stałych-, ponieważ może to łatwo spowodować aglomeraty.
W przypadku systemów NCM należy ściśle kontrolować zanieczyszczenia metalami, aby zapobiec samo-rozładowaniu akumulatora. Specyficzna zawiesina-katodowa firmy Shandong Tanfeng ściśle kontroluje zanieczyszczenia metalami, takimi jak żelazo i miedź, i przed wysyłką przechodzi wieloetapowe-oczyszczanie i filtrację.
W przypadku systemów LFP użycie nanorurek CNT w połączeniu z sadzą może zrównoważyć wydajność i koszty, dając lepsze wyniki niż użycie samej sadzy.
Informacje zwrotne z fabryk wskazują, że niektóre firmy dodają zawiesinę CNT zbyt późno w procesie lub do zbiorników mieszających-o dużej prędkości, z niewystarczającym czasem mieszania. Prowadzi to do niecałkowitego rozplątania CNT, co skutkuje lokalnie wysoką impedancją na arkuszu elektrody i spadkami napięcia podczas testowania szybkości. Konieczne jest dostosowanie kolejności karmienia.
III. Jak stosować zawiesinę przewodzącą CNT w anodach baterii litowych
Zarówno grafitowe, jak i krzemowe-anody węglowe mogą wykorzystywać przewodzącą zawiesinę CNT. Anody-na bazie wody stanowią główny nurt. Kolejność karmienia powinna skupiać się na-wstępnym wymieszaniu z roztworem spoiwa CMC. W przypadku anod krzemowych-węglowych należy odpowiednio zwiększyć dodatek suchej-zasady i zwrócić uwagę na reologię i elastyczność zawiesiny.
Standardowa zawiesina-Proces wytwarzania-anod grafitowych na bazie wody:
Rozpuścić CMC w czystej wodzie, aby przygotować roztwór spoiwa.
Dodaj przewodzącą zawiesinę CNT i mieszaj przy niskiej prędkości aż do uzyskania jednorodności.
Dodaj grafitowo-krzemowy-aktywny materiał węglowy i przewodzącą sadzę, a następnie wykonaj dyspersję-z dużą szybkością.
Na koniec dodać spoiwo SBR i mieszać przy niskiej prędkości, aby dostosować lepkość, kończąc przygotowanie zawiesiny anodowej.
Krytyczne szczegóły procesu:
Lateksu SBR nie należy mieszać z zawiesiną przewodzącą CNT przy dużej prędkości przez długi czas, ponieważ może to spowodować deemulgację. Należy go dodać pod koniec procesu przy niskiej prędkości.
Dodatek suchej-zasady w konwencjonalnych anodach grafitowych nie musi być zbyt duży. Przedawkowanie może spowodować zmniejszenie proporcji spoiwa, co prowadzi do rozsypywania się proszku z arkusza elektrody.
Materiały krzemowe w krzemowych-anodach węglowych wykazują dużą rozszerzalność. Opierają się na wzajemnych połączeniach CNT, tworząc elastyczną sieć. Dlatego ilość dodatku jest większa niż w przypadku konwencjonalnych anod grafitowych w podobnych warunkach.
Przewodząca zawiesina CNT na bazie wody-FB firmy Shandong Tanfeng jest kompatybilna z wodnymi-systemami anod i wykazuje dobrą kompatybilność z CMC i SBR, przy minimalnym ryzyku flokulacji. Wielu producentów krzemowych-anod węglowych bezpośrednio stosuje ten gatunek, skracając czas opracowywania receptur.
IV. Typowe pułapki przy stosowaniu zawiesiny przewodzącej CNT do katod i anod
Niewłaściwe mieszanie gatunków, stosowanie niewłaściwej kolejności podawania i ślepe zwiększanie ilości dodanej substancji to trzy najczęstsze problemy związane z nakładaniem zawiesiny CNT na katody i anody. Mogą one bezpośrednio powodować nieprawidłowe działanie szlamu i wydajność akumulatora.
| Zjawiska problemowe | Pierwotna przyczyna | Środki zaradcze |
|---|---|---|
| Drobne cząstki/czarne plamy w zawiesinie katodowej | Stosowanie zawiesiny-anodowej do katod; niekompatybilny system dyspergujący; niewystarczający czas mieszania podczas karmienia | Przejdź na zawiesinę-specyficzną dla katody; zoptymalizować procedurę-mieszania wstępnego; zwiększyć skuteczność filtracji |
| Flokulacja i aglomeracja w wodnej-szlamie anodowej | Bezpośrednie, szybkie mieszanie-szlamu CNT z SBR | Najpierw wymieszaj CNT z roztworem CMC; dodaj SBR później przy niskiej prędkości |
| Szybki zanik cykliczny i utrata pojemności anody | Niewystarczający dodatek CNT dla krzemowej-anody węglowej; uszkodzona sieć przewodząca | Zwiększ stosunek suchej-zasady CNT; wybierz szlam o wysokim-proporcji-anodzie- |
| Wysokie samorozładowanie-w arkuszach elektrod katodowych | Nadmiar zanieczyszczeń metalicznych w szlamie | Wybieraj produkty od producentów stosujących ścisłą kontrolę zanieczyszczeń; przeprowadzić dokładną kontrolę przychodzącego materiału |
Wiele fabryk, poszukując prostoty, stosuje jeden rodzaj zawiesiny CNT zarówno na katodę, jak i anodę. Jednakże różne systemy mają różne specyfikacje dyspergatorów i zanieczyszczeń. Chociaż problemy mogą początkowo nie pojawiać się, problemy takie jak samo-rozładowanie i anomalie cykliczne pojawiają się podczas masowej produkcji. Shandong Tanfeng zapewnia zalecenia dotyczące wyboru gatunku w oparciu o skład chemiczny baterii klienta, aby uniknąć strat produkcyjnych spowodowanych niedopasowanymi gatunkami.
V. Zalecenia dotyczące kontroli przychodzących materiałów i prób procesowych
Bardzo istotne jest przeprowadzenie weryfikacji przychodzących materiałów przed rozpoczęciem produkcji. Nie polegaj wyłącznie na solidnych specyfikacjach treści. Połącz testy rozdrobnienia, rezystywności i zgodności w próbach na małą-skalę, aby potwierdzić przydatność dla konkretnego sprzętu mieszającego przed zwiększeniem skali do produkcji.
Po otrzymaniu próbki przewodzącej zawiesiny CNT należy najpierw sprawdzić raport z testów fabrycznych, zwracając uwagę na zawartość substancji stałych, zawartość CNT, zanieczyszczenia metalami i stopień rozdrobnienia.
Przeprowadzaj próby zawiesiny na małą-skalę, naśladując proces linii produkcyjnej. Obserwuj aglomerację lub flokulację i sprawdź lepkość zawiesiny i rezystywność arkusza elektrody.
Gdy testy elektrochemiczne na małą-skalę przejdą pomyślnie, należy stopniowo zwiększać skalę do prób pilotażowych, a na koniec do produkcji masowej.
Postępuj zgodnie z wymaganiami producenta dotyczącymi przechowywania, zapewniając odpowiednie uszczelnienie i kontrolę temperatury, a następnie-dokładnie wymieszaj zawiesinę przed użyciem.
Shandong Tanfeng może dostarczyć próbki próbne klientom współpracującym i oferuje wsparcie techniczne. Nasz zespół może doradzić w zakresie sekwencji podawania, szybkości mieszania i czasu mieszania dostosowanych do istniejącego sprzętu klienta, pomagając skrócić cykl debugowania receptury.
Nie można uogólniać zastosowania zawiesiny przewodzącej CNT w katodach i anodach baterii litowych. W katodach stosuje się głównie systemy na bazie oleju-NMP, w celu uzyskania niskich zanieczyszczeń i stosunkowo niskich poziomów dodatków. W anodach wykorzystuje się głównie systemy-na bazie wody, przy czym krzemowe-anody węglowe kładą większy nacisk na elastyczną sieć przewodzącą zbudowaną przez nanorurki CNT. Bardzo ważne jest, aby unikać arbitralnego mieszania różnych klas systemów i ściśle kontrolować kolejność podawania i proces mieszania. Wybór odpowiedniej zawiesiny przewodzącej CNT i połączenie jej z walidacją-na małą skalę to jedyny sposób, aby w pełni wykorzystać zalety przewodności CNT. Shandong Tanfeng oferuje kompleksową gamę produktów w postaci dedykowanych zawiesin przewodzących CNT zarówno do katod, jak i anod, wraz z rozwiązaniami procesowymi, aby pomóc producentom baterii litowych osiągnąć stabilną produkcję.