Anglies nanovamzdelių laidi pasta yra nepakeičiamas laidus priedas ruošiant ličio akumuliatoriaus elektrodą. Pastos tirpiklio būdas yra padalintas į tradicinę NMP-aliejinio-pagrindo sistemą ir naujosią vandens-sistemą. Vis daugiau baterijų gamintojų pradeda tirti: ar NMP tirpiklis bus visiškai pakeistas? Kokia yra tikroji vandens -pagrįstos sistemos pažanga ličio baterijų srityje? Kuris proceso būdas turėtų atitikti anglies nanovamzdelių laidžią pasta? Įgyvendinus pasaulinę LOJ kontrolę ir ES baterijų reglamentus, tirpiklio maršruto parinkimas tapo pagrindine gamybos linijos planavimo ir formulavimo iteracijos problema. Šiame straipsnyje kartu su masinės gamybos praktika objektyviai analizuojama NMP pakeitimo tendencija, dabartinė vandens -proceso industrializacijos būsena ir pateikiami CNT laidžios pastos pritaikymo sprendimai.
1. NMP tirpiklis turi ilgalaikį-pakeitimo tendenciją, tačiau jo negalima visiškai pašalinti per trumpą laiką
Apribotas aplinkosaugos taisyklių ir naudojimo išlaidų, NMP susiduria su nuolatine pakeitimo tendencija; tačiau ribojamas didelio -nikelio NCM katodinių medžiagų stabilumas, vidutinės trukmės ir ilgalaikėje perspektyvoje susiformuos „aliejingų- ir vandens{2} maršrutų modelis, kartu egzistuojantis ilgai-“, o ne vienkartinis visiškas pakeitimas.
NMP (N-metilpirolidonas) yra skirtas PVDF rišiklio sistemos tirpiklis, taip pat yra tradicinės aliejinės - CNT laidžios pastos dispersijos terpė. ES REACH reglamentuose ir vietinėje LOJ kontrolės politikoje NMP nurodoma kaip didelį susirūpinimą kelianti medžiaga. Tokios problemos kaip toksiškumas reprodukcijai, didelės investicijos į regeneravimo įrangą ir žaliavų kainų svyravimai verčia pramonę ieškoti alternatyvų.
Tačiau industrializacijos realybė yra tokia pat aiški: didelės{0}}nikelio NCM medžiagos yra linkusios ekstrahuoti ličio ir pereinamojo metalo tirpimą, kai jos liečiasi su vandeniu, o tai korozuoja aliuminio srovės rinktuvą. Vandens pagrindu pagamintos pastos, skirtos didelio tankumo-storiems elektrodams, yra labiau linkusios įtrūkti elektrodų lakštų. Daugelis pirmaujančių akumuliatorių kompanijų taiko laipsnišką perjungimo strategiją: anodų ir LFP gamybos linijose pirmenybė teikiama konversijai vandens pagrindu, o didelės-nikelio energijos gamybos linijose naudojamas NMP-alyvos{8}}pagrindo procesas.
NMP{0}}naftos-pagrįstos sistemos ir vandens-pagrindo sistemos kiekybinis palyginimas
| Palyginimo matmenys | NMP{0}}alyvos pagrindu-pagrįsta sistema (aliejaus-pagrindo CNT laidi pasta) | Vandens-sistema (vandens-pagrindo CNT laidi pasta) | Pramonės poveikis |
|---|---|---|---|
| Pagrindinis tirpiklis | NMP organinis tirpiklis | Dejonizuotas vanduo | Vandens pagrindu- žymiai sumažinamos tirpiklio įsigijimo išlaidos |
| Tinkamas segtuvas | PVDF | CMC/SBR, vandens -pagrindo poliakrilo rūgštis | Rištuvų sistemos negali būti savavališkai maišomos |
| Aplinkos slėgis | Aukštas, reikalinga didelė atkūrimo įranga | Maža, LOJ emisija žymiai sumažinta | Akumuliatorių gamyklos, eksportuojančios į užsienį, renkasi vandens{0}}pagrindą |
| Įklijavimo stabilumas | Ilgas saugojimo laikas, CNT nėra linkę į aglomeraciją | Jautrus pH, reikalingas specialus CNT dispergentas | Vandens{0}} pastos formuluotės derinimo slenkstis yra didesnis |
| Tinkamos katodo medžiagos | LFP, visas NCM/NCA asortimentas | Subrendęs LFP; didelio-nikelio NCM vis dar nuolat tikrinamas | Didelės{0}}galybės NCM vis dar daugiausia naudoja NMP{1}}pagrįstą sistemą |
| Dangos džiovinimo energijos sąnaudos | Didelis, reikalinga tirpiklių regeneravimo sistema | Santykinai mažas, taupo NMP atkūrimo investicijas | Naujos energijos kaupimo gamybos linijos turi sąnaudų pranašumą su vandeniu{0}}pagrįstais sprendimais |
| CNT dispersijos sunkumas | Vidutinis, CNT puikiai suderinamas | Santykinai dideli CNT yra hidrofobiniai ir linkę į aglomeraciją | Reikalinga gamintojo -iš anksto-apdorota speciali vandens- CNT laidžios pasta |
Nuoroda:Energijos saugojimo mokslas ir technologijapramonės apžvalga ir viešai pasiekiami proceso duomenys iš{0}}pirmos pakopos akumuliatorių gamyklų. Daugeliui įmonių nepavyksta atlikti konversijos, nes jos tiesiogiai naudoja aliejinę -CNT laidžią pastą vandens-pagrįstose sistemose, todėl susidaro flokuliacija, nuosėdos ir nepavyksta sukurti laidžio tinklo. Shandong Tanfeng nepriklausomai sukūrė CNT laidžias pastas, tinkančias abiem sistemoms: aliejaus{5}} pasta griežtai kontroliuoja drėgmės rodiklius; Vandens pagrindo pasta naudoja CNT paviršiaus modifikavimo technologiją, kad pagerintų hidrofobiškumą ir sumažintų aglomeracijos riziką.
2. Faktinė vandens-pagrįstų sistemų ličio baterijose taikymo būsena
Vandens{0}}pagrindo ličio baterijų anodų procesas buvo visiškai išpopuliarintas; LFP katodai pasiekė mažą-masinę gamybą; vandens-pagrindo didelio-nikelio NCM katodų maršrutas vis dar yra bandomasis ir mažos-partijos patikros etapas, o techninio proveržio ciklas vis dar reikalingas iki didelio masto industrializacijos.
2.1 Vandens-anodai (grafito / silicio-anglies anodai): brandus didelio masto
Grafito anodai jau seniai plačiai naudoja CMC+SBR vandens{1}}sistemą, o vandens-pagrindo CNT laidžioji pasta yra labai plačiai naudojama. Įprastose grafito anodo sistemose procesas, pagrįstas vandeniu, yra techniškai stabilus, o išeiga yra kontroliuojama. Buitinės energijos kaupimo baterijos ir du-ratų akumuliatorių anodai yra beveik vien vandens{7}}pagrindo.
Kompozitinių silicio-anglies anodų scenarijus yra aiškiai atskirtas: įprasta silicio-anglis gali bandyti sukurti vandens{2}}sistemą; Didelio-silicio-turinio anodai dažniau naudoja NMP-aliejinį-pagrindinį tirpalą, kad sumažintų silicio dalelių hidrolizę ir ciklo skilimą.
2.2 Vandens pagrindu pagaminti -LFP katodai: pastovus masinės gamybos įsiskverbimas
LFP pasižymi puikiu cheminiu stabilumu ir išskirtiniu atsparumu hidrolizei, todėl tai yra geriausias vandens{0}}katodinio proceso įėjimo taškas. Daugelis energijos kaupimo baterijų gamintojų tiesiogiai planuoja vandens{2} katodinius sprendimus naujoms gamybos linijoms, suporuojamus su specialia vandens- pagrindo CNT laidžiąja pasta, efektyviai sumažindamos investicijas į NMP įrangą ir aplinkosaugos eksploatavimo bei priežiūros išlaidas. Dabartiniai apribojimai yra sutelkti į storos dangos elektrodo lakšto džiovinimo procesą ir elektrodo lakšto lankstumo valdymą.
2.3 Vandens-pagrindo didelio-nikelio NCM katodai: dar nepagaminta masiškai
Didelės{0}}nikelio NCM medžiagos pasižymi dideliu cheminiu aktyvumu. Susilietus su vandeniu, įvyksta šalutinių reakcijų, dėl kurių smarkiai padidėja srutos šarmingumas, atsiranda aliuminio folijos korozija ir sumažėja ląstelių ciklo trukmė. Šiuo metu pramonė daugiausia sumažina defektus naudodama medžiagų dangą, pH buferio priedus ir naujus vandens pagrindu pagamintus rišiklius, tačiau bendras derlius ir ciklo trukmė vis tiek negali prilygti brandžiui NMP būdui. Aukštos-galybės keleivinių transporto priemonių akumuliatoriai kol kas greitai nepersijungs į vandens-katodus.
Pagrindiniai vandens{0}}pagrįsto proceso skausmo taškai
Dėl hidrofobinės CNT prigimties įprasti milteliai, tiesiogiai patenkantys į vandenį, labai lengvai aglomeruojasi; reikia naudoti pritaikytą vandens{0}}pagrindo CNT laidžią pastą.
Dėl didesnio vandens paviršiaus įtempimo stori{0}}dengti elektrodų lakštai gali netolygiai džiūti, įtrūkti ir išsilieti.
Srutų reologija yra jautri temperatūrai ir pH, su siauru gamybos kontrolės langu.
„Shandong Tanfeng“ optimizavo vandens-pagrindo CNT laidžios pastos formules, skirtas vandens-ličio baterijų scenarijams, pateikdamas rekomenduojamus pH pritaikymo diapazonus, sumažindamas suspensijos želėjimo ir sluoksniavimo problemas bei padėdamas akumuliatorių įmonėms sutrumpinti proceso derinimo ciklą.
3. Kaip suderinti anglies nanovamzdelių laidžią pastą su tirpiklio būdu? Praktinis atrankos vadovas
Nustačius tirpiklio kelią, CNT laidžios pastos sistema turi jį atitinkamai atitikti. Draudžiama savavališkai maišyti aliejaus{1}} ir vandens{2} pastas; pirmenybė turėtų būti teikiama pastos suderinamumo sistemos patvirtinimui su žaliavos gamintoju.
1 scenarijus: gamybos linijoje išlaikomas NMP-alyvos-pagrindas procesas (trečios galios, didelės-nikelio baterijos, daug{4}}silicio anodai)
Rekomenduojama:NMP{0}}aliejinė- CNT laidži pasta.
Privalumai:CNT yra visiškai išsklaidytos, pastos laikymas yra stabilus, suderinamas su PVDF rišikliu, tinka visų tipų katodinėms medžiagoms, o laidus tinklas veikia stabiliai. Shandong Tanfeng aliejinė -CNT laidus pasta griežtai kontroliuoja drėgmę, mažesnę nei 1500 ppm arba lygi, kad būtų išvengta PVDF geliavimosi, todėl ji tinka 4680 didelio cilindro formos ir didelės galios baterijų masinei gamybai.
2 scenarijus: gamybos linijos planavimas vandeniu{1}}pagrįsto maršruto (energijos saugojimo LFP, grafito anodai, antistatinės dangos){2}}
Rekomenduojama:Vandens pagrindu -laidi CNT pasta.
Turite pasirinkti paviršių-modifikuotą ličio-baterijai-skirtą klasę; Klientas CNT miltelių neturėtų tiesiogiai disperguoti į vandenį. „Shandong Tanfeng“ vandens -pagrindo CNT laidžioje pastoje naudojama savarankiškai -sukurta dispersijos sistema, todėl klientams nereikia pirkti papildomų didelių dispergentų kiekių. Jis suderinamas su CMC/SBR vandens -rišiklių sistemomis, atitinkančiomis sąnaudų mažinimo ir aplinkai nekenksmingos energijos kaupimo baterijų gamybos poreikius.
Dažnos atrankos klaidos
Tikėti, kad „vandens{0}} pasta yra pigesnė“, ir aklai modifikuoti gamybos linijas, neatsižvelgiant į procesų derinimo išlaidas ir derliaus praradimą.
Tiesiogiai pridedant aliejaus{0}}laidžios CNT pastos į vandens-pagrindo maišymo bakus, sukeldamas srutų flokuliaciją ir išmetimą.
Naudojant įprastus CNT miltelius vandens{0}}pagrįstose sistemose, dėl to nepakankamai išsisklaidoma, padidės pridėjimo kiekis ir didesnis vidinis atsparumas.
4. Pramonės maršruto plėtros prognozė ir gamyklos įgyvendinimo rekomendacijos
Per trumpą laikotarpį (3-5 metai) naftos-NMP ir vandens-sistemos bus vystomos lygiagrečiai. Energijos kaupimo ir mažo -greičio transportavimo akumuliatoriai pagreitina konversiją į vandens-pagrindą; aukščiausios klasės-keleivinių transporto priemonių akumuliatoriai vis dar daugiausia naudoja alyvos{9}}procesą. Naujoms gamybos linijoms patariama rezervuoti dviejų linijų suderinamumo konversijos erdvę.
Naujoms energetikos įmonėms, planuojančioms atnaujinti formules arba gamybos linijas, galima pateikti nuorodas į šias įgyvendinimo idėjas:
Produkto pozicionavimo diferenciacija:Produktams, kuriuose pagrindinis dėmesys skiriamas energijos kaupimui ir LFP, pirmenybę teikite vandens-pagrindiniam maršrutui ir susiekite su vandens-CNT laidžios pastos pavyzdžiais; Jei norite naudoti aukščiausios klasės-didelės-nikelio galios ir didelio-silicio anodus, trumpuoju laikotarpiu toliau optimizuokite NMP-alyvos-sistemą.
Vienalaikis medžiagų bandymas:Keičiant tirpiklio būdą, rišiklis ir CNT laidžioji pasta turi būti tikrinami gradientu vienu metu; nereikėtų keisti vienos žaliavos.
Iš anksto susisiekite su pastos gamintojais:Paprašykite mažų atitinkamos sistemos pavyzdžių, kad patikrintumėte pastos stabilumą, elektrodo varžą ir ląstelių ciklo veikimą.
„Shandong Tanfeng New Material“, kaip profesionalus CNT laidžios pastos gamintojas, vienu metu masiškai -gamina NMP-aliejinę- CNT laidžią pastą ir vandens- pagrindo CNT laidžią pastą, apimančią MWCNT ir FWCNT kategorijas. Atsižvelgdami į kliento akumuliatorių sistemą ir esamą gamybos linijos tirpiklio būdą, jie gali pateikti mėginių testavimo ir dispersijos proceso nurodymus, siūlydami vieno -sustabdymo sprendimą CNT laidžios pastos parinkimui, pastos suderinamumui ir dispersijos aglomeracijos problemoms spręsti.