На этапе выбора проводящего агента для литиевых батарей проводящие суспензии углеродных нанотрубок подразделяются на три основные категории: одно-стенные, мало-стенные и много-стенные. Многие закупщики и сотрудники, занимающиеся исследованиями и разработками, легко путают расположение углеродных нанотрубок с небольшим количеством-стенок, не в силах различить различия между ними с точки зрения структуры стенки трубки, проводящей эффективности, совместимости процессов и стоимости. Лишь немногие -углеродные нанотрубки со стенками, представляющие собой промежуточную категорию между одно-и обычными-стенными, в последние годы получили быстрый рост в таких применениях, как NCM с высоким-никелем, кремний-кремниевые-углеродные аноды со средним--низким-низким содержанием кремния и натриевые-ионные батареи. Если суждение о выборе неточно, это может легко привести к некачественной работе или пустой трате бюджета. Выяснение основных различий между ними — единственный способ выбрать наиболее подходящую проводящую суспензию на основе показателей производительности ячейки, условий производственной линии и бюджета затрат. Компания Shandong Tanfeng добилась массового производства полной серии проводящих суспензий из одно-, мало-и много-проводящих суспензий из углеродных нанотрубок и может предоставить полные отчеты об испытаниях и ссылки на процессы разработки, что облегчает горизонтальный сравнительный анализ и отбор персонала, занимающегося исследованиями и разработками.
I. Существенная разница между этими тремя источниками связана с количеством стенок трубок, что требует профессиональных методов характеристики для дифференциации.
Наиболее важным отличительным показателем для проводящих суспензий из одно-, нескольких-и много-углеродных нанотрубок является количество стенок трубки. Это невозможно отличить при визуальном осмотре внешнего вида суспензии; авторитетное определение должно основываться на ПЭМ (трансмиссионной электронной микроскопии) и рамановской спектроскопии.
Одностенные-углеродные нанотрубки:Только 1 слой стенки трубки с атомом углерода;
Углеродные нанотрубки с несколькими-стенками:2-5 слоев стенок трубки из атомов углерода;
Обычные многостенные-углеродные нанотрубки:6 или более слоев стенок трубки из атомов углерода.
Некоторые продавцы на рынке маркируют некоторые-продукты с одинарными стенками-как одностенные для продажи. Если судить исключительно по этикеткам на продуктах, это может легко привести к ошибочным суждениям. Для официального выбора литиевой батареи необходимо запросить соответствующие исходные данные испытаний.
| Элемент сравнения | Одностенная-проводящая суспензия УНТ с одной стенкой | Проводящая суспензия с небольшим количеством-стенок УНТ | Многослойная-проводящая суспензия УНТ с многослойными стенками | Справочная база |
|---|---|---|---|---|
| Количество стенок трубы | 1 слой | 2-5 слоев | Больше или равно 6 слоям | Спецификация отрасли наноуглеродных материалов |
| Типичный диаметр трубки | 1,2-2,0 нм | 2-5 нм | 8-15 нм | Статистика измерений ПЭМ-микроскопии |
| Рамановский I_D/I_G | 0.04-0.12 | 0.08-0.20 | 0.4-1.0 | Общие стандарты характеристики УНТ |
| Диапазон добавок для сухой основы | 0.05-0.20% | 0.15-0.40% | 0.2-0.60% | Данные о рецептуре пилотной батареи Power Battery |
Компания Shandong Tanfeng предоставляет четкие отчеты о TEM и рамановских испытаниях для каждой партии проводящих суспензий из одно-, мало-и многостенных-углеродных нанотрубок с четко обозначенными слоями стенок трубок и диапазонами диаметров трубок, что позволяет избежать риска выбора из-за того, что этикетки на продуктах не соответствуют фактическим материалам.
II. Практическое применение. Различия в проводящих характеристиках и возможностях формирования сети.
Оценка возможности формирования проводящей сети: одно-стенная > мало-стенная > много-стенная. Лишь немногие углеродные нанотрубки с-стенками могут достичь усиления проводимости, приближающегося к показателям одностенных-, компенсируя при этом склонность одностенных-агломератов к агломерации.
Одностенные-углеродные нанотрубки имеют наименьший диаметр трубки и наибольшее количество трубок на единицу массы. Небольшое количество добавок может создать плотную трехмерную проводящую сеть, подходящую для сценариев, требующих максимальной плотности энергии. Однако их большая удельная поверхность создает высокий риск агломерации, требуя строгих требований к процессам диспергирования суспензии.
Немногие углеродные нанотрубки с-стенками сохраняют преимущество тонкого диаметра трубок: больше трубок на единицу массы, чем с многостенными-нанотрубками. Их проводящая эффективность слабее, чем у одностенных-, но намного выше, чем у обычных многостенных-. Склонность к запутыванию между-трубками уменьшается, эффективно балансируя проводимость и сложность дисперсии.
Многостенные углеродные нанотрубки-отработаны на основе отработанной технологии. Они полагаются на перекрытие стенок трубок для создания проводящих сетей, требуя большего количества добавок для достижения эквивалентных проводящих эффектов. Они подходят для обычных силовых и энергетических аккумуляторов.
| Измерение производительности | Одностенная-проводящая суспензия УНТ с одной стенкой | Проводящая суспензия с небольшим количеством-стенок УНТ | Многослойная-проводящая суспензия УНТ с многослойными стенками |
|---|---|---|---|
| Эффективность построения проводящей сети | Самый высокий | Относительно высокий | Середина |
| Сухая основа, необходимая для эквивалентной проводимости | Самый низкий | Середина | Относительно высокий |
| Кремниевый-углеродный анод обеспечивает буферизацию запутывания | Отличный | Хороший | Средний |
| Повышение плотности энергии электрода | Оптимальный | Хороший | Средний |
Пример использования завода:В рамках проекта по созданию энергетического элемента были опробованы чистые-проводящие суспензии из одностенных углеродных нанотрубок. Производительность в небольших масштабах-была превосходной, но во время массового производства окно процесса диспергирования было узким, а выход колебался. После перехода на проводящую суспензию из нескольких-углеродных нанотрубок Shandong Tanfeng с небольшим увеличением добавления сухой основы производительность ячеек и цикличность приблизились к уровням с одинарными-стенками, стабильность производственной линии значительно улучшилась, а затраты на материалы были под контролем.
III. Различия в характеристиках обработки суспензии и совместимости производственных линий
Рейтинг допуска процесса: много-стенные > несколько-стенных > одинарные-стенные. Лишь немногие-углеродные нанотрубки со стенками предъявляют низкие требования к модификации производственной линии; большинство существующих линий по производству литиевых батарей могут быть напрямую совместимы.
Проводящая суспензия одно-углеродных нанотрубок имеет узкое дисперсионное окно. Недостаточный сдвиг легко вызывает агломерацию, а чрезмерный сдвиг разрушает углеродные трубки. На некоторых производственных линиях необходимо корректировать параметры предварительного-смешивания, перемешивания и пеногашения.
Проводящая суспензия углеродных нанотрубок с немногими-стенками имеет меньшую тенденцию к агломерации, чем с одинарными-стенками. Без существенного изменения существующих процессов-приготовления суспензии можно достичь электрохимических характеристик, превосходящих много-стенные.
Процессы изготовления проводящих суспензий из много-углеродных нанотрубок проверены годами крупномасштабного-производства. Они обеспечивают лучшую совместимость с производственной линией и максимальную отказоустойчивость процесса.
IV. Различия в стоимости и позиционировании на рынке
Стоимость материала от высокой к низкой: Одностенные-стенные > Несколько-стенные > Многостенные-стенные. Несколько-стенок представляет собой экономичный-средний вариант, подходящий для большинства проектов по производству батарей среднего---высокого-класса.
Одностенные-углеродные нанотрубки имеют низкий выход синтеза и сложную очистку, а также самую высокую общую стоимость приобретения. В основном они используются в передовых-проектах с достаточным бюджетом, таких как сверх-высокая плотность энергии и высокие-кремниево-кремниевые-углеродные аноды.
Немногие-углеродные нанотрубки со стенками имеют меньшую сложность синтеза и очистки, чем одностенные-, а затраты находятся между ними. В настоящее время они являются экономически-эффективным выбором для аккумуляторов NCM с высоким-никелем, кремниевыми-- и-низкими кремниевыми-углеродными и натриевыми-ионными аккумуляторами.
Многостенные углеродные нанотрубки-имеют развитую производственную цепочку и значительный эффект масштаба при самой низкой стоимости. Они широко используются в обычных силовых и энергетических аккумуляторах.
Shandong Tanfeng охватывает всю серию проводящих суспензий из одно-, мало-и многостенных-углеродных нанотрубок, а также все сорта на-масляной и водной-основе. Клиенты могут напрямую выбирать многостенные-стенки для снижения затрат, несколько-стенок для повышения производительности и одностенные-для максимальной производительности в зависимости от позиционирования проекта.
V. Как выбирать различные сценарии: практические соображения
Абсолютно оптимального продукта не существует. Комплексный выбор должен основываться на целевых показателях производительности ячейки, состоянии оборудования производственной линии и бюджете затрат. Перед определением категории массового производства рекомендуется провести параллельные контролируемые небольшие-испытания.
Отдайте приоритет одно-проводящей суспензии из углеродных нанотрубок: Pursuing ultimate energy density, 10C or higher ultra-high rate, silicon content >Аноды с высоким содержанием -кремния, кремния-углерода, достаточный бюджет и производственные линии, способные оптимизировать процессы диспергирования.
Отдавайте предпочтение проводящей суспензии из углеродных нанотрубок с несколькими-стенками:Элементы с высоким-энергетическим-никелем-типом, содержанием кремния 5-20 %, средним---кремниевым-углеродным-натриевым-ионным батареям, которым требуется производительность, превосходящая многостенные, при одновременном контроле затрат и снижении нагрузки на модификацию производственной линии.
Отдайте предпочтение проводящей суспензии из много-углеродных нанотрубок:Обычные энергоаккумуляторы NCM, LFP, основной задачей которых является контроль затрат, отвечающие основным требованиям к проводимости.
Практические советы по выбору:Не судите исключительно по названию продукта; обязательно проверьте данные испытаний TEM и Raman. При проведении сравнительных экспериментов все остальные исходные материалы и параметры процесса должны быть одинаковыми, за исключением проводящей суспензии. Компания Shandong Tanfeng может одновременно предоставлять эталонные образцы всех трех типов суспензий, сокращая цикл исследований и разработок.
Основное различие между проводящими суспензиями из одно-, нескольких-и многостенных-углеродных нанотрубок обусловлено количеством стенок трубок, что еще больше приводит к многоуровневым различиям в проводящих способностях, характеристиках обработки и стоимости материалов. Одностенные-обладают самым высоким пределом производительности, но высокими пороговыми значениями процесса и стоимости. Несколько-защищенных мест на среднем уровне обеспечивают баланс между производительностью и стабильностью массового производства. Многостенные-стенные конструкции отличаются высокой надежностью и выдающимися экономическими преимуществами. Фактический отбор не должен слепо стремиться к-высоким классам, а должен соответствовать показателям ячейки, условиям производственной линии и бюджету. Компания Shandong Tanfeng обладает полной технологией производства одно-, мало-и много-проводящих суспензий углеродных нанотрубок, с полными данными испытаний для каждого сорта, а также может предоставить рекомендации по выбору и технологические рекомендации для клиентов литиевых батарей.