În procesul de amestecare a nămolului bateriei cu litiu, nămolul conductor CNT a devenit un aditiv conductor principal. Procesele de aplicare, rapoartele de adăugare și cerințele de dispersie pentru suspensia CNT diferă foarte mult între sistemele catodice și anodice. Multe fabrici de procesare a bateriilor cu litiu aplică pur și simplu aceiași parametri de alimentare pentru ambele, ceea ce poate duce la probleme precum rezistența internă ridicată a foii de electrod, reologia anormală a șlamului și durata de viață substandard. Clarificarea diferitelor logici de aplicație pentru catozi și anozi și potrivirea acestora cu gradele adecvate de șlam este cheia pentru a valorifica pe deplin avantajele-de rețea conductivă pe rază lungă ale CNT-urilor. Shandong Tanfeng se concentrează pe cercetarea și dezvoltarea și producția de șlamuri conductoare CNT pentru baterii cu litiu, dezvoltând produse personalizate pentru catozi și anozi pentru a ajuta producătorii de baterii să-și simplifice procesele de producere-slamurului și să stabilizeze performanța electrochimică a electrozilor.
I. Diferențele de aplicație de bază între catozi și anozi
Suspensia conductivă CNT pentru catozi se concentrează pe construirea de căi conductoare la niveluri scăzute de adiție, potrivite pentru sistemele bazate pe ulei-NMP. Aplicațiile anodurilor sunt împărțite în anozi de grafit și anozi pe bază de siliciu, compatibile atât cu procesele pe bază de ulei-și pe bază de apă-. Anozii pe bază de siliciu au cerințe mai mari pentru raportul de aspect CNT și duritatea șlamului. Aceeași calitate de suspensie nu trebuie utilizată interschimbabil pentru ambele.
Materialele active catodice au o densitate mare de compactare. Agentul conductor umple în primul rând golurile dintre particule pentru a suprima creșterea rezistenței interne. Pe lângă conductivitate, anodul trebuie, de asemenea, să protejeze expansiunea volumului materialului, în special pentru anozii pe bază de siliciu-, unde CNT-urile trebuie să formeze o rețea interconectată flexibilă pentru a preveni ruperea căilor conductoare. Parametrii cheie pentru diferite scenarii sunt următorii:
| Scenariul aplicației | Sistem comun de solvenți | Adăugarea CNT pe bază uscată | Obiectiv principal | Riscuri comune | Baza de referință |
|---|---|---|---|---|---|
| Catod NCM (Ternar). | Pe bază de ulei-NMP | 0.2%‑0.6% | Reacții secundare scăzute, dispersie uniformă, fără impact asupra compactării | Aglomerare care provoacă pete negre pe electrozi, impedanță ridicată | Manual de aplicare a agentului conductiv pentru industria bateriilor cu litiu |
| Catod LFP | Pe bază de ulei-NMP | 0.3%‑0.8% | Îmbunătățiți contactul cu particulele, îmbunătățiți performanța ratei | Fluctuații mari ale vâscozității în suspensie, densitatea suprafeței de acoperire instabilă | GB/T 33818‑2017 |
| Anod convențional din grafit | Pe bază de apă | 0.15%‑0.4% | Reduceți rezistența internă a anodului, îmbunătățiți ciclul | Risc de placare cu litiu din cauza dispersiei slabe | Date statistice ale liniei de producție |
| Siliciu-Anod compozit de carbon | Compatibil cu apă/NMP | 0.4%‑1.0% | Rețea conductivă flexibilă, rezistă la extinderea volumului | Degradarea rapidă a ciclului din cauza CNT-urilor insuficiente | Datele pilot ale bateriei de laborator și de alimentare |
Shandong Tanfeng subdivizează produsele pentru diferite scenarii. Seria FB este concepută pentru catozi pe bază de ulei-, cu un control strict al impurităților pentru a reduce reacțiile secundare ale bateriei. Seria FB pe bază de apă-este potrivită pentru anozi de grafit și siliciu-carbon, oferind o bună stabilitate de dispersie și adaptându-se la mediile de producere a nămolului apos-, astfel încât clienții nu trebuie să ajusteze în mod repetat procesele de dispersie.
II. Cum să utilizați șlamul conductiv CNT în catozii bateriilor cu litiu
Pentru utilizarea catodului, suspensia conductivă CNT ar trebui adăugată de preferință printr-o metodă de pre-amestecare, nu amestecată uscat-direct cu pulberi active. Accentul se pune pe controlul fineței șlamului și al conținutului de impurități pentru a se potrivi condițiilor de funcționare a catodului de-înaltă tensiune.
Producția de catozi folosește în cea mai mare parte sistemul de solvenți NMP. Procedura de operare standard este:
Se dizolvă complet liantul PVDF în NMP pentru a prepara o soluție de liant.
Adăugați suspensia conductivă CNT și amestecați la viteză mică pentru a pre-amesteca, permițând CNT-urilor să se disperseze inițial în soluția de liant.
Adăugați secvențial materialul activ catodic și agentul conductiv de negru de fum, apoi creșteți viteza de agitare pentru dispersie cu viteză mare-.
Odată ce vâscozitatea și finețea îndeplinesc standardele, se filtrează și se transferă suspensia în procesul de acoperire.
Puncte operaționale cheie:
Nu turnați suspensii conductoare CNT direct în pulberi uscate cu conținut ridicat de-solid-, deoarece acest lucru poate cauza cu ușurință aglomerate.
Pentru sistemele NCM, controlați cu strictețe impuritățile metalice pentru a preveni descărcarea automată-a bateriei. Suspensia specifică-catodului Shandong Tanfeng controlează cu strictețe impuritățile metalice, cum ar fi fierul și cuprul, fiind supuse unei purificări și filtre în mai multe-etape înainte de expediere.
Pentru sistemele LFP, utilizarea CNT-urilor în combinație cu negru de fum poate echilibra rata de performanță și costul, dând rezultate mai bune decât utilizarea doar a negrului de fum.
Feedbackul fabricii indică faptul că unele companii adaugă nămolul CNT prea târziu în proces sau în rezervoare de amestecare cu viteză mare-cu timp de amestecare insuficient. Acest lucru duce la dezlegarea incompletă a CNT, rezultând o impedanță locală ridicată pe placa electrodului și scăderi de tensiune în timpul testării ratei. Este necesară ajustarea secvenței de hrănire.
III. Cum să utilizați șlamul conductiv CNT în anozii bateriei cu litiu
Atât anozii de grafit, cât și de siliciu-carbon pot folosi suspensii conductoare CNT. Anozii pe bază de apă-sunt curentul principal. Secvența de alimentare ar trebui să prioritizeze pre-amestecarea cu soluția de liant CMC. Pentru anozii de carbon-siliciu, adaosul de-bază uscată trebuie mărit în mod corespunzător și trebuie acordată atenție reologiei și elasticității șlamului.
Procesul de fabricare-slarry standard pentru anozi de grafit pe bază de apă-:
Se dizolvă CMC în apă pură pentru a prepara o soluție de liant.
Adăugați suspensia conductivă CNT și amestecați la viteză mică până la omogenizare.
Adăugați materialul activ de carbon-grafit/siliciu și negru de fum conductiv, apoi efectuați dispersia cu viteză mare-.
În cele din urmă, adăugați liantul SBR și amestecați la viteză mică pentru a regla vâscozitatea, completând prepararea șlamului anodic.
Detalii critice ale procesului:
Latexul SBR nu trebuie amestecat cu nămolul conductor CNT la viteză mare pentru o perioadă lungă de timp, deoarece acest lucru poate provoca demulsificare. Ar trebui adăugat la sfârșitul procesului la viteză mică.
Adăugarea de bază uscată-pentru anozii de grafit convenționali nu trebuie să fie excesiv de mare. Supradozajul poate strânge proporția de liant, ceea ce duce la scurgerea pulberii foii de electrozi.
Materialele de siliciu din anozii de siliciu-carbon prezintă o expansiune mare. Ei se bazează pe interconectarea CNT-urilor pentru a forma o rețea flexibilă. Prin urmare, cantitatea de adăugare este mai mare decât pentru anozii de grafit convenționali în condiții similare.
Suspensia conductivă CNT pe bază de apă FB-de la Shandong Tanfeng este compatibilă cu sistemele anodice pe bază de apă-și prezintă o bună compatibilitate cu CMC și SBR, cu risc minim de floculare. Mulți producători de anozi de carbon-silic adoptă direct acest grad, reducându-și timpul de dezvoltare a formulării.
IV. Capcane obișnuite în utilizarea șlamului conductor CNT pentru catozi și anozi
Amestecarea greșită a calităților, utilizarea secvenței greșite de alimentare și creșterea orbește a cantității de adăugare sunt cele mai frecvente trei probleme în aplicarea suspensiei CNT la catozi și anozi. Acestea pot cauza în mod direct nămolul anormal și performanța bateriei.
| Fenomene problematice | Cauza de bază | Contramăsuri |
|---|---|---|
| Particule fine/puncte negre în suspensia catodică | Folosind șlam-anodic pentru catozi; sistem dispersant incompatibil; timp insuficient de amestecare în timpul hrănirii | Treceți la șlam-specifică catodului; optimizați procedura de pre-amestecare; creșterea ecranului de filtrare |
| Flocularea și aglomerarea în șlam de anod{0}}pe apă | Amestecare directă-de mare viteză a nămolului CNT cu SBR | Preamestecați CNT-urile cu soluția CMC mai întâi; adăugați SBR mai târziu la viteză mică |
| Decăderea rapidă a ciclului și pierderea capacității anodului | Adăugarea insuficientă de CNT pentru anodul de carbon-siliciu; rețea conductoare ruptă | Creșteți raportul de bază uscat-CNT; selectați un-aspect- înalt, șlam specific anodului{{3} |
| Auto{0}}descărcare mare în foile cu electrozi catodici | Impurități metalice excesive în suspensie | Alegeți produse de la producători cu control strict al impurităților; efectuați o inspecție amănunțită a materialului primit |
Multe fabrici, în căutarea simplității, folosesc un tip de suspensie CNT atât pentru catod, cât și pentru anod. Cu toate acestea, sistemele diferite au dispersanți și specificații de impurități diferite. Deși problemele pot să nu apară inițial, probleme cum ar fi auto-descărcarea și anomaliile ciclice apar în timpul producției în masă. Shandong Tanfeng oferă recomandări de selecție a calității bazate pe chimia bateriei clientului pentru a evita pierderile de producție din calitățile nepotrivite.
V. Recomandări pentru inspecția materialelor primite și încercările de proces
Este crucial să se efectueze verificarea materialelor primite înainte de producție. Nu vă bazați doar pe specificațiile conținutului solid. Combinați testele de finețe, rezistivitate și compatibilitate în teste la scară mică-pentru a confirma adecvarea pentru echipamentul dvs. de amestecare specific înainte de a trece la scară de producție.
După primirea probei de suspensie conductivă CNT, verificați mai întâi raportul de testare din fabrică, acordând atenție conținutului de solide, conținutului de CNT, impurităților metalice și fineței.
Efectuați încercări de-nămoluri la scară mică, imitând procesul liniei de producție. Observați aglomerarea sau flocularea și testați vâscozitatea suspensiei și rezistivitatea foii electrodului.
Odată ce testele electrochimice la scară mică-trec, treceți treptat la teste-pilot și, în final, la producție de masă.
Urmați cerințele producătorului de depozitare, asigurând etanșarea adecvată și controlul temperaturii și re{0}}agitați bine suspensia înainte de utilizare.
Shandong Tanfeng poate oferi mostre de probă clienților cooperanți și oferă suport tehnic. Echipa noastră poate oferi sfaturi privind secvențele de alimentare, vitezele de agitare și duratele de amestecare adaptate echipamentelor existente ale clientului, ajutând la scurtarea ciclului de depanare a formulării acestora.
Aplicarea șlamului conductor CNT în catozii și anozii bateriilor cu litiu nu poate fi generalizată. Catozii folosesc în principal sisteme bazate pe ulei-NMP, căutând impurități scăzute și niveluri de adaos rezonabil scăzute. Anozii folosesc în principal sisteme bazate pe apă, anozii cu siliciu-carbon acordând o importanță mai mare rețelei conductoare flexibile construite de CNT. Este esențial să se evite amestecarea în mod arbitrar a diferitelor grade de sistem și să se controleze strict secvența de alimentare și procesul de agitare. Selectarea șlamului conductor CNT adecvat și combinarea acestuia cu validarea la scară mică-este singura modalitate de a realiza pe deplin avantajele conductivității CNT. Shandong Tanfeng oferă o matrice cuprinzătoare de produse de suspensii conductoare CNT dedicate atât pentru catozi, cât și pentru anozi, împreună cu soluții de proces, pentru a ajuta producătorii de baterii cu litiu să obțină o producție stabilă.