В результате итеративной модернизации углеродных анодов с высоким-никелевым NCM, кремниевых-кремниевых-углеродных анодов и натриевых-ионных батарей, проводящая суспензия из углеродных нанотрубок с небольшими-стенками получает признание со стороны все большего числа производителей аккумуляторов благодаря своим преимуществам в балансе проводящих характеристик и стабильности массового производства. На рынке предлагаются две основные версии: суспензия на водной-основе и суспензия на основе масла NMP-. Многие сотрудники НИОКР легко путают границы совместимости во время выбора. Если система растворителей и связующее суспензии не совпадают, возникает ряд проблем, включая агломерацию, аномальную вязкость и быструю деградацию электродного цикла. Выяснение различий между суспензиями на основе -углеродных нанотрубок с несколькими-водными стенками-и суспензиями на основе масла NMP- и их сопоставление с соответствующими связующими системами может полностью раскрыть преимущества проводимости углеродных нанотрубок с несколькими-стенками. Компания Shandong Tanfeng может поставлять серии проводящих суспензий из нескольких-углеродных нанотрубок как на водной, так и на масляной-основе-с несколькими-линами, с адаптацией рецептуры для различных связующих, полными ссылками на применение и помощью клиентам во избежание потерь при испытаниях, вызванных ошибками совместимости.
I. Основные существенные различия между суспензиями на основе {-УНТ на водной-основе и суспензиями на основе NMP-масла
Основное различие между двумя типами проводящей суспензии из мало-углеродных нанотрубок заключается в дисперсионной среде и составе сопутствующего диспергатора, который напрямую определяет совместимые типы связующих. Их нельзя произвольно-смешивать.
В проводящей суспензии из нескольких-углеродных нанотрубок на основе NMP, состоящей из масла, в качестве растворителя дисперсии используется NMP и маслорастворимые диспергирующие компоненты. В проводящей суспензии -немного-углеродных нанотрубок на водной основе в качестве среды используется деионизированная вода со всеми диспергаторами, совместимыми с водной-фазой. Если суспензия на масляной-основе добавляется в резервуар для приготовления водной суспензии-, или суспензия на водной-основе добавляется в систему NMP, диспергатор выпадает в осадок, и лишь немногие углеродные нанотрубки с -стенками подвергаются крупномасштабной-флокуляции и агломерации, что делает суспензию совершенно неэффективной.
| Элемент сравнения | Шлам на основе-небольшого количества-CNT NMP на основе масла | Жидкость на водной-основе с небольшим количеством-УНТ со стенками | Справочная база |
|---|---|---|---|
| Дисперсионная среда | растворитель NMP | Деионизированная вода | Отраслевые стандарты проводящей суспензии литиевых батарей |
| Диспергирующая собственность | Масло-растворимый | Водо-растворимый | Данные испытаний состава жидкого навоза |
| Основной совместимый электрод | катод | Анод (кремниевый-углеродный, графитовый, натриевый-ионный анод) | Статистика промышленного применения |
| Характеристики испарения материала | Требуется система восстановления NMP | Испаряется при комнатной температуре, восстановление растворителя не требуется. | Практика заводской производственной линии |
| Требования к защите-хранилища от замерзания | Не склонен к замерзанию | Замерзает и выходит из строя при температуре ниже 0 градусов. | Характеристики применения продукта |
Несколько проводящих суспензий из -углеродных нанотрубок со стенками компании Shandong Tanfeng уже завершили подбор диспергатора для соответствующей системы растворителей на заводе. В спецификации четко указаны применимые сценарии, чтобы избежать ошибок, связанных с смешиванием заказчиков.
II. Системы связующих, совместимые с проводящей суспензией на основе масла NMP-немного-несколько-стенок
Проводящая суспензия из нескольких-углеродных нанотрубок на основе NMP-в основном совместима со связующими веществами на масляной-основе типа ПВДФ, не совместима со связующими на водной-основе и в основном используется в процессах изготовления катодной суспензии литиевых батарей-.
Проводящая суспензия из углеродных нанотрубок с несколькими-стенками на масляной основе имеет дисперсионную среду, полностью гомологичную связующему ПВДФ, что обеспечивает хорошую совместимость.
Тип гомополимера ПВДФ:Общий для обычных катодов NCM и катодов LFP, с отличной совместимостью. Несколько-углеродных нанотрубок со стенками можно равномерно диспергировать в растворе связующего, образуя стабильную проводящую сеть.
Модифицированный ПВДФ:Модифицированные связующие ПВДФ, специально предназначенные для NCM с высоким-никелем, также хорошо совместимы с проводящей суспензией из -несколько-углеродных нанотрубок на масляной основе, что соответствует требованиям системы с высоким-никелем к стабильности интерфейса.
⚠️ Примечание:Проводящую суспензию -несколько-углеродных нанотрубок на основе масла нельзя добавлять к связующим веществам на водной-основе, таким как CMC и SBR. Введение воды приведет к осаждению ПВДФ, а суспензия превратится в гель и будет удалена.
Заводской корпус:В проекте по производству катода с высоким-никелем использовалась проводящая суспензия из нескольких-углеродных нанотрубок на основе NMP компании Shandong Tanfeng-с модифицированным связующим из ПВДФ. Реология суспензии была стабильной, внутреннее сопротивление электрода значительно снизилось, стабильность цикла работала хорошо.
III. Системы связующих, совместимые с проводящей суспензией УНТ на водной-несколько-основной основе
Проводящая суспензия из нескольких-углеродных нанотрубок на водной{0}}основе совместима со связующими анодами с водной-фазой, в первую очередь с CMC-SBR, а также с PAA, PI, LA133 и другими широко используемыми связующими для кремниевых-углеродных анодов. Смешивание со связующим раствором на основе масла NMP- строго запрещено.
Проводящая суспензия из нескольких-углеродных нанотрубок на водной основе в основном используется для графитовых анодов, кремниевых-углеродных анодов и твердых углеродных анодов натриевых-ионных аккумуляторов.
Система CMC-SBR:Основное связующее для обычных графитовых анодов. Водные диспергаторы на основе -немного-углеродных нанотрубок, проводящие суспензию, были оптимизированы для этой системы, что делает дрейф вязкости маловероятным.
ПАА, ПИ Полиимид:Обычно используемые связующие для кремний-кремниевых-углеродных анодов со средним-и-высоким содержанием кремния и кремния. С ними можно соединить-немного-углеродные нанотрубки на основе воды, чтобы буферизировать расширение кремния-углерода и поддерживать проводящую сеть.
LA133 Полиакриловая кислота-Тип связующего:Обычно используемое связующее вещество для натриевых-ионных анодов, с хорошей совместимостью с проводящей суспензией-немного-углеродных нанотрубок на водной основе.
| связующее | Совместимость с суспензиями на водной-основе с небольшим количеством-стенок | Основные сценарии применения |
|---|---|---|
| CMC-SBR | ✅ | Графитовый анод, анод с низким содержанием-кремния-кремния-углерода |
| ПАА/ПИ | ✅ | Кремний-кремниевый-углеродный анод от среднего-до-высокого содержания кремния |
| ЛА133 | ✅ | Анод ионно-натриевого аккумулятора |
| ПВДФ | ❌ | Катод на масляной-основе, нельзя смешивать |
Практический совет:В водные системы латекс SBR следует добавлять на более позднем этапе. Не перемешивайте его с проводящей суспензией углеродных нанотрубок с небольшими-стенками на высокой скорости в течение длительного времени, чтобы предотвратить деэмульгацию SBR.
IV. Критерии выбора суспензии на водной-несколько-стеночной основе УНТ в сравнении с суспензией на основе NMP-масла
Отдайте приоритет выбору версии с растворителем в зависимости от системы электродов. Для катодов отдавайте предпочтение проводящей суспензии из углеродных нанотрубок на основе масла NMP-с несколькими-несколькими стенками. В качестве анодов отдавайте предпочтение проводящей суспензии из -немного-углеродных нанотрубок на водной основе. Не допускайте произвольного-выбора систем ради упрощения материалов.
Катод литиевой батареи (LFP, NCM, высокий-никель):Средой для приготовления-суспензии является NMP, а связующим веществом является ПВДФ. Непосредственно выберите проводящую суспензию из -несколько-углеродных нанотрубок на основе масла NMP.
Анод литиевой батареи (графит, кремниевый-углеродный анод):Средой для приготовления суспензии- является деионизированная вода, а связующим веществом является CMC-SBR/PAA. Выберите проводящую суспензию из нескольких-углеродных нанотрубок на водной основе.
Натриевая-ионная батарея:Для катодов на-масляной основе выберите суспензию-на масляной основе; Для водных анодов из твердого углерода выберите проводящую суспензию из -немного-углеродных нанотрубок на водной основе.
Некоторые сотрудники исследований и разработок надеются использовать одну проводящую суспензию как для катодов, так и для анодов. Такой подход несет в себе высокий риск. После перекрестного-использования в системе диспергаторы становятся несовместимыми, что приводит к скрытым опасностям, таким как агломерация, засорение сит, изъязвление электродов и ухудшение цикла.
Проводящие суспензии из нескольких-углеродных нанотрубок на водной-и масляной-основе-разработаны с использованием отдельных марок, при этом проверка совместимости проводится отдельно для катодных и анодных связующих. Клиенты могут напрямую выбирать в соответствии со своей системой электродов, что снижает нагрузку на отладку рецептуры.
V. Советы по предотвращению распространенных ошибок при использовании совместимости
Даже при выборе правильной версии растворителя неправильная последовательность подачи, процессы перемешивания или хранение материала все равно могут привести к плохой совместимости. Необходимо стандартизировать весь процесс-производства жидкого навоза.
Строго запрещайте перекрестное-смешивание:Нефтяную-многостенную-суспензию нельзя добавлять в резервуары с водой; Немногие-суспензии на водной основе нельзя смешивать с системами масляной-фазы NMP.
Последовательность кормления:Перед добавлением активных материалов предпочтительно, чтобы суспензия проводящих углеродных нанотрубок с небольшими -стенками была предварительно-смешана на низкой скорости с соответствующим маточным раствором растворитель + связующее. Непосредственная подача сухого порошка не рекомендуется.
Температура воздуха для водных систем:Избегайте хранения проводящей суспензии из -немного-углеродных нанотрубок на водной основе при температуре ниже 0 градусов, чтобы замерзание не повредило дисперсионную систему.
Сначала небольшое-пробное испытание:При переходе на новую марку вяжущего сначала проведите небольшой тест на совместимость рецептуры, проверьте стабильность вязкости раствора, а затем увеличивайте производство.
Документация на продукцию Shandong Tanfeng включает рекомендуемую последовательность подачи и параметры перемешивания. При замене связующих мы можем помочь клиентам провести небольшие-испытания на совместимость, чтобы заранее выявить риски совместимости.
Проводящая суспензия из углеродных нанотрубок с небольшим количеством-стенок делится на версии на основе NMP-на основе масла и на водной-основе. Шлам на основе масла NMP-совместим со связующими веществами на основе масла-PVDF и в основном используется для катодов аккумуляторов. Шлам на водной-основе совместим с CMC-SBR, PAA, PI, LA133 и другими связующими на водной-основе и в основном используется для кремниевых-углеродных, графитовых и натриевых-ионных анодов. Перекрестное-перемешивание систем растворителей для унификации материала не допускается, так как это приведет к агломерации и ухудшению характеристик батареи. Компания Shandong Tanfeng предлагает полный набор проводящих суспензий из углеродных нанотрубок на водной -и масляной-основе-с несколькими- стенками, завершила проверку совместимости с основными связующими веществами и предоставляет полное технологическое руководство, помогающее производителям аккумуляторов эффективно завершить разработку рецептур.