Podczas procesu wyboru materiału na baterie litowe wielu inżynierów zajmujących się badaniami i rozwojem ma trudności z wyborem układu rozpuszczalników dla przewodzącej zawiesiny SWCNT. Chociaż właściwości nanorurek węglowych są podobne w przypadku wersji na bazie wody-i wersji na bazie oleju NMP-, ich systemy dyspergujące, kompatybilność i warunki przetwarzania znacznie się różnią. Wybór niewłaściwego systemu może prowadzić do problemów, takich jak flokulacja szlamu, awaria dyspersji i gwałtowny wzrost impedancji elektrody podczas produkcji masowej. Wyjaśnienie obowiązujących granic dwóch rodzajów zawiesiny i dopasowanie ich do istniejącego procesu mieszania w fabryce jest niezbędne, aby w pełni wykorzystać podstawowe zalety SWCNT: wysoką przewodność i niski poziom dodatku. Firma Shandong Tanfeng może dostarczać zawiesiny SWCNT zarówno na bazie wody,-i oleju NMP-, a także ukończyła dostosowywanie receptur dla różnych systemów mieszania, aby pomóc producentom baterii litowych zmniejszyć koszty prób-i-błędów.
I. Porównanie wskaźników rdzenia: szlam-na bazie wody i oleju NMP-zawiesina SWCNT na bazie
Podstawowa różnica między zawiesinami SWCNT-na wodzie a zawiesinami SWCNT na bazie oleju NMP- polega na nośniku dyspergującym i rozpuszczalnikowym. O ile przewodność CNT jest podobna, o tyle ich kompatybilność ze spoiwami i materiałami aktywnymi jest zupełnie inna. Mieszanie lub używanie w-systemach jest surowo zabronione.
SWCNT mają wyjątkowo małe średnice i są bardzo podatne na aglomerację. Zawiesiny na bazie wody-i oleju- wykorzystują całkowicie różne systemy modyfikacji powierzchni i dyspergatorów, aby dostosować się do niekompatybilnych środowisk mieszania wodnego i NMP. Zmieszanie ich prawdopodobnie spowoduje wytrącanie się dyspergatora i aglomerację CNT na-skalę. W oparciu o normę GB/T 33818-2017 dotyczącą zawiesin przewodzących nanorurki węglowe, porównania kluczowych wskaźników są następujące:
| Element porównawczy | SWCNT NMP-Zawiesina na bazie oleju | SWCNT-Zawiesina na bazie wody | Podstawa odniesienia |
|---|---|---|---|
| Medium dyspersyjne | NMP | Woda dejonizowana | Karta specyfikacji produktu |
| Kompatybilny Binder | PVDF | CMC + SBR | Praktyka branżowa w zakresie gnojowicy baterii litowych |
| Typowa solidna zawartość | 4% - 8% | 3% - 7% | Dane z testów fabrycznych partii |
| Kontrola zanieczyszczeń metalami | Mniejsze lub równe 15 ppm | Mniejsze lub równe 15 ppm | GB/T 33818-2017 |
| Odpowiednia temperatura przechowywania | 10-30 stopni, chronić przed zamarznięciem | 10-25 stopni, bezwzględnie zapobiegaj zamarzaniu i rozmrażaniu | Zapisy testów przyspieszonego starzenia |
| Główne zastosowanie elektrody | Katoda wysoko{{0}niklowa NCM | Anoda krzemowa-węglowa, anoda grafitowa | Statystyki pilotażowego zasilania akumulatorowego |
Shandong Tanfeng produkuje te dwa typy zawiesin przewodzących SWCNT na oddzielnych liniach produkcyjnych, aby uniknąć-zanieczyszczenia krzyżowego. Każda partia przechodzi weryfikację kompatybilności, aby zapewnić odpowiednie rozplątanie CNT w odpowiednim systemie i zmniejszyć ryzyko aglomeracji.
II. Odpowiednie systemy i punkty stosowania zawiesiny przewodzącej na bazie oleju NMP-na bazie SWCNT
Przewodząca zawiesina SWCNT na bazie oleju NMP- nadaje się tylko do systemów mieszania rozpuszczalników NMP-, głównie do katod baterii litowych. Nie można go stosować w zawiesinach anodowych-na bazie wody. Proces podawania musi obejmować wstępne{{5}mieszanie z roztworem spoiwa PVDF.
Zawiesina SWCNT na bazie oleju- wykorzystuje NMP jako nośnik wraz z dyspergatorami, które są stabilnie rozpuszczalne w NMP i zapewniają doskonałą kompatybilność ze spoiwem PVDF.Główne scenariusze zastosowań:Katody NCM o wysokiej-niklu, systemy katod-wysokonapięciowych i preparaty katod na bazie oleju-wymagające dodatku środka o wyjątkowo niskiej przewodności.
Standardowa procedura mieszania:
Całkowicie rozpuścić PVDF w rozpuszczalniku NMP, aby przygotować jednolity roztwór spoiwa.
Dodaj zawiesinę-na bazie oleju SWCNT NMP i-mieszaj wstępnie przy niskiej prędkości, umożliwiając całkowite rozproszenie nanorurek CNT w środowisku roztworu spoiwa.
Dodać materiał aktywny katody i inne środki przewodzące, stopniowo zwiększając prędkość dyspersji.
Po przejściu kontroli rozdrobnienia i lepkości przefiltrować i przenieść do procesu powlekania.
Środki ostrożności dotyczące produkcji:
Surowo zabraniaj dodawania zawiesiny SWCNT-na bazie oleju NMP bezpośrednio do zawiesiny-na bazie wody; spowoduje to natychmiastową flokulację i aglomerację.
SWCNT są wrażliwe na warunki dyspersji. Nie zaleca się podawania suchego proszku; etap wstępnego-mieszania jest niezbędny.
Zapewnij dobrą wentylację warsztatu i kontroluj dryf zawartości substancji stałych spowodowany odparowaniem rozpuszczalnika NMP.
Studium przypadku fabryki:Firma produkująca akumulatory wysokoniklowe NCM początkowo omyłkowo użyła-wodnej zawiesiny przewodzącej SWCNT w swoim systemie katodowym NMP. W zawiesinie pojawił się widoczny materiał kłaczkowaty, co doprowadziło do masowego odrzucenia arkusza elektrody z powodu czarnych plam. Po przejściu na przewodzącą zawiesinę SWCNT-na bazie oleju NMP firmy Shandong Tanfeng i przeprowadzeniu-procesu wstępnego mieszania, impedancja elektrody spełniła standardy, a wskaźnik defektów powrócił do normy.
III. Odpowiednie systemy i punkty aplikacji dla-wodnej zawiesiny przewodzącej SWCNT na bazie wody
Wodna-zawiesina przewodząca SWCNT przeznaczona jest specjalnie do mieszania cieczy, stosowana głównie w anodach akumulatorów litowych. Nie nadaje się do systemów katodowych-na bazie oleju NMP. Proces wymaga wstępnego wymieszania z roztworem spoiwa CMC, a następnie dodania spoiwa SBR.
Wodna-zawiesina SWCNT wykorzystuje jako medium czystą wodę i środki dyspergujące dostosowane do środowiska wodnego. Dotyczy to przede wszystkim anod grafitowych i anod-krzemu-o wysokiej zawartości krzemu-węglowego, co jest zgodne z obecnym trendem w kierunku przyjaznych dla środowiska procesów anodowych-na bazie wody.
Główne scenariusze zastosowań:Wysokiej klasy-anody krzemowe-węglowe,-szybko ładujące się anody grafitowe i anody z mikro-akumulatorami.
Standardowa procedura mieszania:
Rozpuścić CMC w wodzie dejonizowanej w celu przygotowania jednolitego roztworu spoiwa.
Dodaj wodną-zawiesinę przewodzącą SWCNT i-wstępnie rozprowadź przy niskiej prędkości.
Dodaj aktywny proszek grafitowo-krzemowy-i pomocnicze środki przewodzące, a następnie rozprowadź z dużą prędkością.
Na koniec dodać lateks SBR przy niskiej prędkości i dostosować lepkość, aby zakończyć przygotowanie zawiesiny.
Środki ostrożności dotyczące produkcji:
Nie należy mieszać SBR z zawiesiną SWCNT na bazie wody-z dużą prędkością przez długi czas, ponieważ może to spowodować demulgację lateksu.
Ściśle unikaj zamrażania w niskiej-temperaturze podczas przechowywania; cykle zamrażania-rozmrażania nieodwracalnie uszkadzają system dyspersyjny.
Nie dopuścić do zanieczyszczenia zawiesiną-na bazie oleju NMP, ponieważ może to spowodować flokulację.
Wodna zawiesina przewodząca SWCNT firmy Shandong Tanfeng- została zmodyfikowana i zoptymalizowana pod kątem krzemowych-anod węglowych. Może utrzymać sieć mostkową CNT nawet w przypadku powtarzającego się rozszerzania i kurczenia się cząstek krzemu, pomagając ogniwu utrzymać stabilny cykl życia.
IV. Podstawowe wymiary oceny wyboru
Podstawowym kryterium wyboru jest istniejący w fabryce układ rozpuszczalników mieszających, a następnie to, czy elektroda jest katodą czy anodą. Wydajność nie może opierać się wyłącznie na właściwościach CNT; nawet najwyższej jakości SWCNT będą działać gorzej, jeśli nośnik rozpuszczalnika będzie niezgodny.
| Wymiar wyboru | Wybierz zawiesinę SWCNT na bazie oleju NMP- | Wybierz zawiesinę SWCNT na bazie wody- |
|---|---|---|
| Mieszanie rozpuszczalnika | Używa NMP jako rozpuszczalnika | Jako rozpuszczalnik wykorzystuje czystą wodę |
| Pozycja elektrody | Katoda baterii litowej | Anoda baterii litowej |
| System wiążący | PVDF | CMC-SBR |
| Typowe pozycjonowanie produktu | Katody wysoko-niklowe NCM,-o wysokim stopniu zagęszczenia | Anody krzemowe-węglowe,-szybko ładujące się anody grafitowe |
Powszechne błędne przekonanie:Niektórzy pracownicy działu badań i rozwoju uważają, że każda przewodząca zawiesina SWCNT jest uniwersalna i po prostu zmienia nośnik rozpuszczalnika lub bezpośrednio je miesza. Prowadzi to nieuchronnie do flokulacji zawiesiny i uszkodzeń elektrod. Nawet jeśli surowiec CNT jest ten sam, systemy dyspergujące dla zawiesin na bazie wody-i oleju-są zupełnie inne i nie obsługują-użytkowania krzyżowego.
Jeśli firma ma potrzeby w zakresie rozwoju zarówno katod, jak i anod, Shandong Tanfeng może dostarczyć próbki zawiesin przewodzących SWCNT zarówno na bazie oleju,-i wody-do równoległych prób porównawczych na małą-skalę, zmniejszając koszty prób-badań i rozwoju oraz-błędów.
V. Zalecenia dotyczące kontroli materiałów przychodzących i praktyki produkcyjnej
Po otrzymaniu zawiesiny przewodzącej SWCNT, oprócz zawartości substancji stałych i zawartości CNT, niezbędny jest test zgodności preparatu na małą-skalę. Przed przystąpieniem do produkcji pilotażowej i masowej należy potwierdzić zgodność z fabrycznymi spoiwami.
Sprawdź raport fabryczny produktu, aby potwierdzić, czy jest to wersja na bazie wody-czy na bazie oleju NMP-, aby uniknąć nieprawidłowego pobrania materiału w magazynie.
Po dostarczeniu przechowuj zgodnie z określonymi warunkami i-dokładnie wymieszaj cały bęben przed użyciem.
Nadaj priorytet próbom-w skali laboratoryjnej, obserwując flokulację lub aglomerację oraz testując rozdrobnienie i rezystywność elektrody.
Gdy działanie elektrochemiczne na małą-skalę będzie zadowalające, należy przystąpić do weryfikacji pilotażowej, a następnie do masowej produkcji.
Zespół techniczny Shandong Tanfeng może dostarczyć referencje dotyczące procesu, takie jak prędkość mieszania i-czas trwania mieszania wstępnego, w oparciu o istniejącą recepturę klienta, aby skrócić cykl debugowania.
Zawiesiny przewodzące SWCNT dzielą się na typu NMP-na bazie oleju i na bazie wody-. Chociaż wydajność CNT jest podobna, środki dyspergujące i nośniki rozpuszczalników są całkowicie niezależne i nie można ich mieszać w różnych systemach. Zawiesina SWCNT na bazie oleju NMP-jest odpowiednia do systemów katodowych wykorzystujących mieszaninę NMP i spoiwo PVDF. Wodna-zawiesina SWCNT nadaje się do systemów anodowych wykorzystujących wodne mieszanie i spoiwo CMC-SBR, najczęściej do anod krzemowych-węglowych. Podstawowym czynnikiem wyboru jest dopasowanie rozpuszczalnika mieszającego i typu elektrody stosowanego w fabryce, a następnie weryfikacja na małą-skalę. Shandong Tanfeng ma możliwości masowej produkcji zawiesin przewodzących SWCNT na bazie wody-i oleju-, przy ścisłej kontroli zanieczyszczeń i stabilności partii, a także zapewnia wsparcie w zakresie technologii procesowych, aby pomóc w opracowywaniu-projektów wysokiej klasy baterii.