Süsinik-nanotoru juhtiv pasta on asendamatu juhtiv lisaaine liitiumaku elektroodide valmistamiseks. Pasta lahustite kasutamine jaguneb traditsiooniliseks NMP-õli-põhiseks süsteemiks ja uueks vee-põhiseks süsteemiks. Üha enam akutootjaid hakkab uurima: kas NMP lahusti asendatakse täielikult? Milline on veepõhise-süsteemi tegelik edu liitiumpatareide valdkonnas? Milline protsessitee peaks sobima süsinik-nanotoru juhtiva pastaga? Ülemaailmsete lenduvate orgaaniliste ühendite kontrolli ja ELi akumääruste rakendamisega on lahustite marsruudi valimine muutunud tootmisliinide planeerimise ja koostise iteratsiooni põhiprobleemiks. See artikkel koos masstootmise praktikaga analüüsib objektiivselt NMP asendamise suundumust, veepõhise protsessi praegust industrialiseerimise olekut ja pakub CNT juhtiva pasta kohandamise lahendusi.
1. NMP lahustil on pikaajaline-asendustrend, kuid seda ei saa lühiajaliselt täielikult kõrvaldada
Keskkonnaalaste eeskirjade ja taaskasutuskulude tõttu on NMP silmitsi pideva asendustrendiga; kuid piiratud kõrge -nikliga NCM-katoodimaterjalide stabiilsusega, kujuneb keskmises ja pikas perspektiivis "õli-- ja vee{2}}põhiste marsruutide muster, mis eksisteerivad pikas perspektiivis", selle asemel, et üks kord täielikult asendada.
NMP (N-metüülpürrolidoon) on PVDF-i sideainesüsteemi spetsiaalne lahusti ja ka traditsioonilise õli-põhise CNT juhtiva pasta dispersioonikeskkond. EL-i REACH-määrustes ja riigisiseste lenduvate orgaaniliste ühendite kontrollimise poliitikas on NMP-d loetletud väga ohtlike ainetena. Sellised probleemid nagu selle reproduktiivtoksilisus, suured investeeringud taaskasutusseadmetesse ja toorainehindade kõikumised sunnivad tööstust otsima alternatiive.
Kuid industrialiseerimise tegelikkus on sama selge: kõrge{0}}niklisisaldusega NCM-materjalid on kokkupuutel veega altid liitiumi ekstraheerimisele ja siirdemetallide lahustumisele, mis korrodeerib alumiiniumivoolukollektorit. Suure tihedusega-paksude elektroodide veepõhised pastad- on altid elektroodilehe pragunemisele. Paljud juhtivad akutootjad kasutavad järkjärgulist ümberlülitusstrateegiat: anoodi- ja LFP-tootmisliinid eelistavad vee{5}}põhist konversiooni, samas kui suure-nikliga tootmisliinid säilitavad NMP-õlipõhise{8}}põhise protsessi.
NMP{0}}õlipõhise-põhise süsteemi ja vee{2}}põhise süsteemi kvantitatiivne võrdlus
| Võrdlusmõõde | NMP-Õli-põhine süsteem (õli-põhine CNT juhtiv pasta) | Vee-põhine süsteem (vee-põhine CNT juhtiv pasta) | Tööstuslik mõju |
|---|---|---|---|
| Põhilahusti | NMP orgaaniline lahusti | Deioniseeritud vesi | Vee{0}}põhine vähendab oluliselt lahusti hankimise kulusid |
| Sobiv sideaine | PVDF | CMC/SBR, vee{0}}põhine polüakrüülhape | Sideainesüsteeme ei saa meelevaldselt segada |
| Keskkonnarõhk | Kõrge, nõuab suuri taastamisseadmeid | Madal, lenduvate orgaaniliste ühendite heitkogused on oluliselt vähenenud | Välismaale eksportivad akujaamad eelistavad{0}}veepõhist teed |
| Kleebi stabiilsus | Pikk säilitusaeg, CNT-d ei ole aglomeratsioonile kalduvad | Tundlik pH suhtes, vajab spetsiaalset CNT dispergeerivat ainet | Veepõhisel pasta koostise silumisel- on kõrgem lävi |
| Sobivad katoodmaterjalid | LFP, täisvalik NCM/NCA | LFP jaoks küps; kõrge{0}}nikliga NCM-i kontrollitakse endiselt pidevalt | Suure{0}}võimsusega NCM kasutab endiselt suures osas NMP{1}}põhist süsteemi |
| Katte kuivatamine Energiakulu | Kõrge, nõuab lahusti taaskasutamise süsteemi | Suhteliselt madal, säästab NMP taastamise investeeringuid | Uutel energiasalvestite tootmisliinidel on veepõhiste{0}}lahendustega kulueelis |
| CNT dispersiooni raskus | Mõõdukas CNT-del on suurepärane ühilduvus | Suhteliselt kõrged CNT-d on hüdrofoobsed ja kalduvad aglomeratsioonile | Nõuab tootjalt-eeltöödeldud-eeltöödeldud vee-põhist CNT juhtivat pastat |
Viide:Energia salvestamise teadus ja tehnoloogiatööstuse ülevaade ja avalikult kättesaadavad protsessiandmed{0}}esimese astme akutehastes. Paljud ettevõtted ebaõnnestuvad ümberkujundamisel, kuna nad kasutavad veepõhistes süsteemides otse õli-põhist CNT juhtivat pastat, mille tulemuseks on flokulatsioon, settimine ja juhtiva võrgu ehitamine ebaõnnestub. Shandong Tanfeng on iseseisvalt välja töötanud CNT juhtivad pastad, mis sobivad mõlema süsteemi jaoks: õli{5}}põhine pasta kontrollib rangelt niiskusindikaatoreid; vee{6}}põhises pastas kasutatakse hüdrofoobsuse parandamiseks ja aglomeratsiooniriski vähendamiseks CNT pinna modifitseerimise tehnoloogiat.
2. Liitiumpatareide veepõhiste-süsteemide tegelik rakendusolek
Liitiumaku anoodide veepõhine-protsess on täielikult populaarseks muutunud; LFP katoodid on saavutanud väikesemahulise-masstoodangu leviku; kõrge-nikliga NCM katoodide vee-põhine marsruut on endiselt katse- ja väikese-partii verifitseerimise etapis, tehniline läbimurdetsükkel on siiski vajalik enne laiaulatuslikku-industrialiseerimist.
2.1 Veepõhised anoodid
Grafiitanoodid on CMC+SBR vee{1}}põhist süsteemi juba pikka aega laialdaselt kasutusele võtnud ja vee-põhist CNT juhtivat pastat kasutatakse väga laialdaselt. Tavalistes grafiidianoodisüsteemides on veepõhine protsess{4}}tehniliselt stabiilne ja kontrollitav saagis. Kodused energiasalvestusakud ja kaks-rattaaku anoodi on peaaegu täielikult vee{7}}põhised.
Räni{0}}süsinikkomposiitanoodide stsenaarium on selgelt erinev: tavaline räni-süsinik võib proovida kasutada veepõhist süsteemi; suure -räni-sisaldusega anoodid kasutavad räniosakeste hüdrolüüsi ja tsükli lagunemise leevendamiseks sagedamini NMP-põhist õli-lahust.
2.2 Veepõhised-LFP katoodid: pidev masstootmise läbitung
LFP-l on suurepärane keemiline stabiilsus ja suurepärane hüdrolüüsikindlus, mistõttu on see parim sisenemispunkt veepõhise{0}}katoodiprotsessi jaoks. Paljud energiasalvestusakude tootjad kavandavad uutele tootmisliinidele otse vee{2}}põhiseid katoodlahendusi, mis on ühendatud spetsiaalse vee-põhise CNT juhtiva pastaga, vähendades tõhusalt investeeringuid NMP-seadmetesse ning keskkonnaga seotud kasutus- ja hoolduskulusid. Praegused piirangud on keskendunud paksu kattekihi elektroodilehe kuivatamise protsessile ja elektroodilehe paindlikkuse kontrollile.
2.3 Vesi-kõrge-nikliga NCM-katoodid: pole veel massiliselt toodetud
Niklisisaldusega-NCM-materjalidel on kõrge keemiline aktiivsus. Veega kokkupuutel tekivad kõrvalreaktsioonid, mis põhjustavad läga leeliselisuse järsu suurenemise, alumiiniumfooliumi korrosiooni ja rakutsükli eluea vähenemise. Praegu leevendab tööstus peamiselt defekte materjali kattekihi, pH-puhvri lisandite ja uute veepõhiste sideainetega, kuid üldine saagis ja tsükli eluiga ei suuda siiski vastata küpsele NMP-le. Kõrgekvaliteedilised-sõiduautode toiteakud ei lülitu praegu kiiresti vee-põhistele katoodidele.
Veepõhise protsessi{0}}peamised valupunktid
CNT hüdrofoobne olemus tähendab, et otse vette sattuv tavaline pulber aglomereerub väga kergesti; tuleb kasutada kohandatud vee{0}}põhist CNT juhtivat pastat.
Vee suurem pindpinevus muudab paksud{0}}kaetud elektroodide lehed ebaühtlaseks kuivamiseks, pragunemiseks ja materjali levikuks.
Läga reoloogia on tundlik temperatuuri ja pH suhtes ning kitsa tootmiskontrolli aknaga.
Shandong Tanfeng on optimeerinud vee{0}}põhised CNT juhtivad pasta koostised vee-põhiste liitiumaku stsenaariumide jaoks, pakkudes soovitatud pH kohandamisvahemikke, vähendades lobri geelistumise ja kihistumise probleeme ning aidates akuettevõtetel lühendada protsessi silumistsüklit.
3. Kuidas sobitada süsiniknanotoru juhtivat pastat lahustiga? Praktiline valikujuhend
Kui lahusti tee on kindlaks määratud, peab CNT juhtiva pasta süsteem sellega vastavalt sobima. Õli-- ja vee{2}}põhiste pastade meelevaldne segamine on keelatud; esmatähtsaks tuleks pidada pasta ühilduvuse süsteemi kinnitamist tooraine tootjaga.
1. stsenaarium: tootmisliin säilitab NMP-õli-põhise protsessi (kolmeenergia, suure-nikkelakud, suure-ränianoodid)
Soovitatav:NMP{0}}õli-põhine CNT juhtiv pasta.
Eelised:CNT-d on täielikult hajutatud, pasta säilitamine on stabiilne, ühildub PVDF sideainega, sobib igat tüüpi katoodmaterjalide jaoks ja juhtiv võrk töötab stabiilselt. Shandong Tanfengi õli-põhine CNT juhtiv pasta kontrollib rangelt niiskust, mis ei ületa 1500 ppm, et vältida PVDF-i geelistumist, mistõttu sobib see 4680 suure silindrilise ja suure võimsusega akude masstootmiseks.
2. stsenaarium: tootmisliini plaanid vee{1}}põhise marsruudiga (energiasalvesti LFP, grafiitanoodid, antistaatilised katted)
Soovitatav:Veepõhine-CNT juhtiv pasta.
Peab valima pinnapealse-modifitseeritud liitium-aku-spetsiaalse kvaliteedi; Klient ei tohi CNT pulbrit otse vette dispergeerida. Shandong Tanfengi veepõhises-CNT juhtivas pastas kasutatakse ise-väljatöötatud dispergeerimissüsteemi, mis välistab klientide vajaduse osta täiendavaid suuri koguseid dispergeerivat ainet. See ühildub CMC/SBR veepõhiste sideainesüsteemidega, rahuldades energiasalvestusakude kulude vähendamise ja keskkonnasõbraliku tootmisvajaduse.
Levinud valikuvead
Uskudes, et "veepõhine pasta on odavam" ja pimesi tootmisliinide moderniseerimine, ignoreerides protsessi silumiskulusid ja saagikaod.
Õlipõhise -CNT juhtiva pasta otse lisamine-veepõhistesse segamispaakidesse, põhjustades läga flokulatsiooni ja praagiks.
Tavalise CNT pulbri kasutamine veepõhistes{0}}süsteemides, mille tulemuseks on ebapiisav dispersioon, suurenenud lisatav kogus ja suurem sisetakistus.
4. Tööstuse marsruudi väljatöötamise prognoos ja tehase rakendamise soovitused
Lühiajalises perspektiivis (3-5 aastat) arenevad nafta-põhine NMP-süsteem ja vee-põhine süsteem paralleelselt. Energiasalvestavad ja madala kiirusega-transpordiakud kiirendavad vee-põhiseks muutmist; Sõiduautode tipptasemel-akud kasutavad endiselt peamiselt õlipõhist protsessi. Uutel tootmisliinidel soovitatakse reserveerida kaherealise ühilduvuse teisendusruumi.
Uute energiaettevõtete jaoks, kes plaanivad koostise või tootmisliini uuendamist, võib viidata järgmistele teostusideedele:
Toote positsioneerimise eristamine:Energia salvestamisele ja LFP-le keskenduvate toodete puhul seadke esikohale vee{0}}põhine marsruut ja ühendage veepõhiste-CNT juhtivate pastaproovidega; tipptasemel-kõrge-nikli võimsuse ja kõrge-ränianoodide jaoks jätkake lühiajaliselt NMP-põhise õli-põhise süsteemi optimeerimist.
Samaaegne materjali testimine:Lahustitee teisendamisel peavad sideaine ja CNT juhtiv pasta läbima samaaegselt gradienttesti; üksikut toorainet ei tohiks üksi vahetada.
Võtke eelnevalt ühendust pasta tootjatega:Pasta stabiilsuse, elektroodi takistuse ja rakutsükli jõudluse kontrollimiseks taotlege vastava süsteemi väikeseid proove.
Shandong Tanfeng New Material kui professionaalne CNT juhtiva pasta tootja, toodab samaaegselt mass{0}}NMP-põhist õli-põhist CNT juhtivat pastat ja vee-põhist CNT juhtivat pastat, mis hõlmab MWCNT ja FWCNT kategooriaid. Tuginedes kliendi akusüsteemile ja olemasolevale tootmisliini lahustite marsruudile, saavad nad pakkuda näidistestimise ja dispersiooniprotsessi juhiseid, pakkudes ühtset lahendust CNT juhtiva pasta valiku, pastade ühilduvuse ja dispersiooni aglomeratsiooni probleemide lahendamiseks.