În timpul procesului de selecție a materialului pentru bateriile cu litiu, mulți ingineri de cercetare și dezvoltare se luptă cu alegerea sistemului de solvenți pentru șlam conductiv SWCNT. Deși performanța nanotuburilor de carbon este similară între versiunile pe bază de apă-și cele pe bază de ulei NMP-, sistemele lor de dispersare, compatibilitatea și condițiile de procesare diferă foarte mult. Alegerea unui sistem greșit poate duce la probleme precum flocularea nămolului, eșecul dispersiei și impedanța electrodului care crește vertiginos în timpul producției de masă. Clarificarea limitelor aplicabile ale celor două tipuri de șlam și potrivirea lor cu procesul de amestecare existent din fabrică este esențială pentru a valorifica pe deplin avantajele de bază ale SWCNT: conductivitate ridicată și niveluri scăzute de adaos. Shandong Tanfeng poate furniza atât nămoluri SWCNT pe bază de apă-, cât și ulei NMP-pe bază de ulei și a finalizat ajustări de formulă pentru diferite sisteme de amestecare pentru a ajuta producătorii de baterii cu litiu să reducă costurile de încercare-și-eroare.
I. Comparația indicatorilor de bază: șlam SWCNT pe bază de apă-vs. ulei NMP-
Diferența de bază dintre suspensiile SWCNT pe bază de apă- și ulei NMP- constă în dispersantul și purtătorul de solvent. În timp ce conductivitatea CNT este similară, compatibilitatea lor cu lianții și materialele active este complet diferită. Amestecarea sau utilizarea între sisteme-este strict interzisă.
SWCNT-urile au diametre extrem de fine și sunt foarte predispuse la aglomerare. Suspensiile pe bază de apă-și pe bază de ulei- utilizează sisteme de modificare a suprafeței și de dispersare complet diferite pentru a se potrivi mediilor de amestecare apoase și NMP incompatibile. Amestecarea acestora va cauza probabil precipitații dispersante și aglomerare-la scară largă de CNT. Pe baza standardului GB/T 33818-2017 pentru nămolurile conductoare de nanotuburi de carbon, comparațiile cu indicatori cheie sunt după cum urmează:
| Element de comparație | SWCNT NMP Slam pe bază de ulei- | Slam SWCNT pe bază de apă- | Baza de referință |
|---|---|---|---|
| Mediu de dispersie | NMP | Apă deionizată | Fișa de specificații a produsului |
| Liant compatibil | PVDF | CMC + SBR | Practică în industria de șlam baterie cu litiu |
| Conținut solid tipic | 4% - 8% | 3% - 7% | Date de testare a lotului din fabrică |
| Controlul impurităților metalice | Mai mică sau egală cu 15 ppm | Mai mică sau egală cu 15 ppm | GB/T 33818-2017 |
| Temperatura de depozitare adecvată | 10-30 grade, protejați de îngheț | 10-25 de grade, preveniți strict înghețul-dezghețul | Înregistrările testelor de îmbătrânire accelerată |
| Aplicarea electrodului principal | Catod-Nichel NCM ridicat | Siliciu-Anod de carbon, Anod de grafit | Statistici pilot pentru baterie de putere |
Shandong Tanfeng produce aceste două tipuri de șlamuri conductoare SWCNT în linii de producție separate, pentru a evita contaminarea-încrucișată. Fiecare lot este supus unei verificări de compatibilitate pentru a asigura dezmembrarea adecvată a CNT în cadrul sistemului respectiv și pentru a reduce riscul de aglomerare.
II. Sisteme și puncte de aplicare adecvate pentru șlamurile conductoare SWCNT pe bază de ulei NMP-
Suspensia conductivă SWCNT pe bază de ulei NMP-este potrivită numai pentru sistemele de amestecare a solvenților NMP-, în primul rând pentru catozii bateriilor cu litiu. Nu poate fi utilizat în nămolurile de anod-pe apă. Procesul de alimentare trebuie să implice pre-amestecare cu soluție de liant PVDF.
Slamul SWCNT pe bază de ulei-utiliză NMP ca purtător, cu dispersanți care sunt solubili stabil în NMP și oferă o compatibilitate excelentă cu liantul PVDF.Principalele scenarii de aplicare:Catozi de-nichel NCM de înaltă, sisteme de-catozi de înaltă tensiune și formulări de catozi-pe bază de ulei care necesită adăugare extrem de scăzută de agent conductiv.
Procedura standard de amestecare:
Se dizolvă complet PVDF în solvent NMP pentru a prepara o soluție uniformă de liant.
Adăugați suspensia pe bază de ulei-SWCNT NMP și pre-amestecați la viteză mică, permițând CNT-urilor să se disperseze complet în mediul soluției de liant.
Adăugați materialul activ catodic și alți agenți conductivi, crescând treptat viteza de dispersie.
După trecerea verificărilor de finețe și vâscozitate, se filtrează și se transferă la procesul de acoperire.
Măsuri de precauție pentru producție:
Interziceți cu strictețe adăugarea de șlam-pe bază de ulei NMP SWCNT direct în șlamurile pe bază de apă-; aceasta va provoca imediat floculare și aglomerare.
SWCNT-urile sunt sensibile la condițiile de dispersie. Nu se recomandă hrănirea cu pulbere uscată; pasul de pre-amestecare este esențial.
Asigurați o bună ventilație a atelierului și controlați deplasarea conținutului solid cauzată de evaporarea solventului NMP.
Studiu de caz din fabrică:O companie de baterii NCM cu conținut ridicat de-nichel a folosit inițial din greșeală șlam-conductiv SWCNT pe bază de apă în sistemul lor catodic NMP. În suspensie a apărut material floculant vizibil, ceea ce duce la respingerea masivă a foii electrodului din cauza punctelor negre. După trecerea la nămolul conductiv SWCNT pe bază de ulei NMP-de la Shandong Tanfeng și după procesul de pre-amestecare, impedanța electrodului a îndeplinit standardele și rata defectelor a revenit la normal.
III. Sisteme și puncte de aplicare adecvate pentru șlam-conductiv SWCNT pe bază de apă
Suspensia conductivă SWCNT pe bază de apă-este special pentru amestecarea apoasă, cea mai mare parte utilizată în anozii bateriilor cu litiu. Nu este potrivit pentru sistemele catodice pe bază de ulei-NMP. Procesul necesită amestecarea inițială cu soluție de liant CMC, cu liant SBR adăugat ulterior.
Suspensia SWCNT pe bază de-apă utilizează apă pură ca mediu, cu dispersanți adaptați mediului apos. Este în principal pentru anozi de grafit și anozi de carbon-siliciu-cu conținut ridicat de siliciu-, aliniindu-se cu tendința actuală către procese de anozi ecologice pe bază de apă-.
Principalele scenarii de aplicare:Anozi de carbon-de ultimă generație de siliciu-, anozi de-încărcare rapidă din grafit și anozi de micro-baterie.
Procedura standard de amestecare:
Se dizolvă CMC în apă deionizată pentru a prepara o soluție uniformă de liant.
Adăugați șlam-conductiv SWCNT pe bază de apă și pre-dispersați la viteză mică.
Adăugați pulberea activă de grafit/siliciu-carbon activ și agenți conductivi auxiliari, apoi dispersați la viteză mare.
În cele din urmă, adăugați latexul SBR la viteză mică și ajustați vâscozitatea pentru a finaliza prepararea suspensiei.
Măsuri de precauție pentru producție:
SBR nu trebuie amestecat cu șlam-pe bază de apă SWCNT la viteză mare pentru o perioadă lungă de timp, deoarece acest lucru poate provoca demulsificarea latexului.
Evitați cu strictețe înghețarea la temperaturi scăzute-în timpul depozitării; ciclurile de îngheț-dezgheț deteriora ireversibil sistemul de dispersie.
Nu permiteți contaminarea cu șlam-pe bază de ulei NMP, deoarece aceasta va provoca floculare.
Suspensia conductivă SWCNT pe bază de apă de la Shandong Tanfeng a fost modificată și optimizată pentru anozi de siliciu-carbon. Poate menține rețeaua de punte CNT chiar și în cazul expansiunii și contracției repetate a particulelor de siliciu, ajutând celula să mențină ciclul de viață stabil.
IV. Dimensiuni de bază pentru judecata de selecție
Criteriul principal de selecție este sistemul existent de amestecare a solvenților din fabrică, urmat de dacă electrodul este catod sau anod. Performanța nu poate fi bazată exclusiv pe proprietățile CNT; chiar și SWCNT-urile de cea mai înaltă calitate vor avea performanțe slabe dacă purtătorul de solvent este incompatibil.
| Dimensiunea de selecție | Alegeți NMP Oil-Slurry SWCNT Based | Alegeți -Slurry SWCNT pe bază de apă |
|---|---|---|
| Amestecarea solventului | Utilizează NMP ca solvent | Folosește apă pură ca solvent |
| Poziția electrodului | Baterie catod cu litiu | Anod baterie cu litiu |
| Sistem de legare | PVDF | CMC-SBR |
| Poziționarea tipică a produsului | NCM de-nichel ridicat, catozi de-compactare ridicată | Anozi de siliciu-carbon, anozi de-încărcare rapidă din grafit |
Concepție greșită comună:Unii personal de cercetare și dezvoltare consideră că orice șlam SWCNT este universal și pur și simplu schimbă purtătorul de solvent sau amestecă-le direct. Acest lucru duce inevitabil la flocularea șlamului și la defecte ale electrodului. Chiar dacă materia primă CNT este aceeași, sistemele de dispersare pentru șlamurile pe bază de apă-și ulei- sunt complet diferite și nu acceptă utilizarea încrucișată.
Dacă o companie are atât nevoi de dezvoltare a catodului, cât și a anodului, Shandong Tanfeng poate furniza mostre de șlamuri conductoare SWCNT pe bază de ulei-și apă-pentru teste paralele de comparație la scară mică-, reducând costurile de cercetare și dezvoltare-și-de eroare.
V. Recomandări privind inspecția materialelor și practicile de producție
La primirea nămolului conductiv SWCNT, pe lângă conținutul de solid și conținutul de CNT, este esențial un test de compatibilitate a formulării la scară mică-. Confirmați compatibilitatea cu lianții din fabrică înainte de a trece la producția pilot și în masă.
Verificați raportul din fabrică al produsului pentru a confirma dacă este versiunea pe bază de apă-sau ulei NMP-pentru a evita recuperarea incorectă a materialului în depozit.
Păstrați în conformitate cu condițiile specificate la sosire și re{0}}agitați bine întregul tambur înainte de utilizare.
Acordați prioritate încercărilor la scară{0}}de laborator, observând flocularea sau aglomerarea și testarea fineței și a rezistivității electrodului.
Odată ce performanța electrochimică la scară mică- este satisfăcătoare, continuați cu verificarea pilot și apoi producția în masă.
Echipa tehnică Shandong Tanfeng poate furniza referințe de proces, cum ar fi viteza de amestecare și durata de pre{0}}amestecare, pe baza formulării existente a clientului pentru a scurta ciclul de depanare.
Suspensiile conductoare SWCNT sunt împărțite în tipuri NMP pe bază de ulei-și apă-. În timp ce performanța CNT este similară, dispersanții și purtătorii de solvenți sunt complet independenți și nu pot fi amestecați între sisteme. Suspensia SWCNT pe bază de ulei NMP-este potrivită pentru sistemele catodice care utilizează amestecarea NMP și liantul PVDF. Suspensia SWCNT pe bază de apă este potrivită pentru sistemele anodice care utilizează amestecare apoasă și lianți CMC-SBR, cel mai frecvent pentru anozi de siliciu-carbon. Factorul de selecție principal este potrivirea solventului de amestecare și tipului de electrod al fabricii, urmat de verificarea la scară mică-. Shandong Tanfeng are capabilități de producție în masă atât pentru șlamuri conductoare SWCNT pe bază de apă-, cât și pe bază de ulei-, cu control strict al impurităților și stabilitate a lotului și oferă suport tehnologic de proces pentru a ajuta la dezvoltarea proiectelor de-baterie de ultimă generație.