В процессе производства суспензии-литиевых и натриевых-ионных батарей наиболее широко используемой категорией проводящих агентов является проводящая суспензия из много-углеродных нанотрубок. Рынок разделяет его на два основных продукта: NMP на масляной-основе и на водной-основе. Многие специалисты по исследованиям и разработкам на заводах по производству аккумуляторов легко упускают из виду различия в системах растворителей во время выбора, непосредственно смешивая суспензии разных систем. Это приводит к ряду производственных проблем, таких как флокуляция и агломерация суспензии, аномальный дрейф вязкости, осыпание электродного порошка и снижение срока службы. Выявление существенных различий между суспензиями на основе много-углеродных нанотрубок на водной-и суспензиях на основе масла NMP- и сопоставление их с соответствующими связующими системами - единственный способ стабильно использовать усиливающий эффект проводящих агентов и снизить уровень брака в массовом производстве. Компания Shandong Tanfeng активно занимается исследованиями, разработками и производством проводящих суспензий из многослойных углеродных нанотрубок с параллельными производственными линиями как для систем на основе NMP, -на основе нефти, так и на основе воды-. Мы завершили проверку совместимости основных переплетных устройств, предоставив клиентам рекомендации по выбору и -поддержку на месте.
I. Основные различия между суспензиями на основе много-УНТ на водной- и масляной- основе NMP
Основное различие между двумя типами проводящей суспензии много-углеродных нанотрубок заключается в дисперсионной среде и сопутствующем диспергаторе. Их невозможно отличить только по внешнему виду или цвету. Необходимо сверяться со спецификациями продукции, а прямая меж-подача и смешивание строго запрещены.
В проводящей суспензии многослойных-углеродных нанотрубок на основе NMP в качестве растворителя дисперсии используется NMP с масло-растворимыми диспергирующими добавками. В проводящей суспензии многослойных-углеродных нанотрубок на водной основе используется деионизированная вода в качестве среды с водо-растворимыми добавками для диспергирования. После перекрестного -перемешивания диспергатор выпадает в осадок и разрушается, а углеродные нанотрубки флокулируют и агломерируются, что непосредственно делает суспензию непригодной для использования.
| Элемент сравнения | Многостенная суспензия-CNT NMP на масляной основе- | Многостенная-суспензия УНТ на водной-основе | Справочная база |
|---|---|---|---|
| Дисперсионная среда | Органический растворитель NMP | Деионизированная вода | Спецификации применения проводящей суспензии литиевых батарей в промышленности |
| Тип диспергатора | Масло-растворимый | Водо-растворимый | Данные испытаний состава жидкого навоза |
| Типичный прикладной электрод | NCM, катод LFP | Графитовый, кремниевый-углеродный, натрий-ионный водный анод | Статистика массового производства аккумуляторов |
| Требования к поддержке производственной линии | Требуется установка для восстановления растворителя NMP. | Не требуется система восстановления растворителя | Фактические условия производства на заводе |
| Низкий-риск хранения при температуре | Не склонен к затвердеванию при низких температурах. | Замерзает при температуре ниже 0 градусов, повреждая дисперсионную систему. | Характеристики хранения продукта |
Завод Шаньдун Танфэн,-поставляющий много-проводящие суспензии из углеродных нанотрубок с несколькими стенками, использует независимые названия марок для версий на-масляной и водной-основе. В спецификации четко указаны дисперсионная среда и применимые сценарии, что позволяет избежать неправильного использования материала из источника.
II. Системы связующих, совместимые с проводящей суспензией УНТ на основе-многослойного-масла NMP
Проводящая суспензия из многослойных-углеродных нанотрубок на основе NMP в основном совместима с маслорастворимыми связующими-серии ПВДФ,-используемыми для изготовления катодной суспензии литиевых батарей-, и не может использоваться со связующими-на водной основе.
В среде-катодной суспензии на масляной основе-в качестве растворителя используется NMP. Связующее ПВДФ может быть полностью растворено в NMP и обладает превосходной совместимостью с проводящей суспензией многослойных-углеродных нанотрубок на основе масла.
Обычное гомополимерное связующее ПВДФ:Основной выбор для LFP и обычных катодов NCM. Совместимость и стабильность позволяют углеродным нанотрубкам равномерно диспергироваться и создавать непрерывную проводящую сеть.
Модифицированное связующее ПВДФ:Модифицированный ПВДФ специально для катодов NCM с высоким-никелем. Он обладает хорошей совместимостью с проводящей суспензией многослойных-углеродных нанотрубок на основе масла, отвечая строгим требованиям системы с высоким-никелем к стабильности интерфейса.
Примечание:Связующие на водной-основе, такие как КМЦ и бутадиен-стирольный каучук, строго запрещены в системах производства суспензий на-масляной основе. Введение воды приведет к осаждению ПВДФ, а суспензия превратится в гель и агломерирует.
Заводской корпус:На линии по производству накопителей энергии LFP была выбрана проводящая суспензия из многослойных-углеродных нанотрубок на основе масла NMP компании Shandong Tanfeng с обычным связующим из ПВДФ. Реология суспензии была стабильной, засорение экрана покрытия было минимальным, а проводящие характеристики электродов соответствовали стандартам, удовлетворяя потребности массового производства аккумуляторов энергии.
III. Системы связующих, совместимые с проводящей суспензией из многослойных-УНТ на водной основе
Проводящая суспензия из многослойных-углеродных нанотрубок на водной{0}}основе совместима со связующими анодами с водной-фазой, в первую очередь с CMC-SBR, а также с несколькими связующими веществами кремниевых-углеродных и натриевых-ионных аккумуляторов. Его нельзя смешивать со связующими растворами на основе масла NMP-.
Проводящая суспензия из многостенных углеродных нанотрубок на водной-основе в основном используется в графитовых анодах, кремниевых-углеродных анодах и жестких углеродных анодах натриевых-ионных аккумуляторов. Диспергаторы оптимизированы для водной среды.
Система CMC-SBR:Наиболее часто используемое связующее для обычных графитовых анодов. Проводящая суспензия из многослойных-углеродных нанотрубок на водной основе от Shandong Tanfeng была совместима-с этой системой, что снижает риск дрейфа вязкости.
Связующие ПАА, ПИ:Для систем с кремниевыми-углеродными анодами с высоким-расширением-углеродом. Их можно смешать с проводящей суспензией многослойных-углеродных нанотрубок на водной основе для буферизации изменений объема кремниевых-углеродных частиц и поддержания целостности проводящей сети.
LA133 Полиакриловая кислота-Тип связующего:Обычно используемое связующее для водных анодов натриевых-ионных аккумуляторов, с хорошей совместимостью с проводящей суспензией многослойных-углеродных нанотрубок на водной-основе.
| Тип связующего | Совместимость с-многослойной-суспензией на водной основе | 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, смешивание запрещено |
Практический совет:Латекс SBR рекомендуется добавлять на более позднем этапе-приготовления жидкого раствора. Не перемешивайте его с проводящей суспензией многослойных углеродных нанотрубок-на высокой скорости в течение длительного времени, чтобы предотвратить деэмульгацию латекса SBR.
IV. Методы оценки выбора для многостенных суспензий УНТ на масляной- и водной-основе
При выборе отдайте предпочтение системе растворителей, из которой состоит электродная суспензия-. Для катодов отдавайте предпочтение суспензиям на основе масла NMP-. Для анодов отдавайте предпочтение суспензиям на водной-основе. Не рекомендуется использовать принудительное-межсистемное использование ради упрощения инвентаризации материалов.
Катод литиевой батареи (LFP, NCM, высокий-никель NCM):Растворитель для-приготовления суспензии – NMP, связующее — ПВДФ. Выберите проводящую суспензию из многослойных-углеродных нанотрубок на основе масла NMP-.
Анод литиевой батареи (графит, кремниевый-углеродный анод):Среда для приготовления суспензии- представляет собой деионизированную воду, связующее вещество – CMC-SBR/PAA. Выберите проводящую суспензию из многослойных-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 многослойных-углеродных нанотрубок на водной основе.
Некоторые компании надеются, что одна проводящая суспензия может служить как катодом, так и анодом. Такой подход несет в себе высокий риск. Несоответствие системы растворителей вызовет ряд скрытых неисправностей, включая агломерацию, точечную коррозию и деградацию цикла. Компания Shandong Tanfeng разрабатывает проводящие суспензии многослойных-углеродных нанотрубок на-масляной и водной-основе по отдельности, что позволяет согласовать различные системы составления катодов и анодов и сократить рабочую нагрузку клиентов по отладке рецептур.
V. Как избежать ошибок совместимости во время производства и использования
Даже если выбрана правильная система приготовления жидкого навоза, неправильная последовательность подачи, условия хранения или процессы-приготовления жидкого навоза все равно могут привести к нарушениям совместимости. Необходимо стандартизировать процедуры хранения материалов и-производства жидкого раствора.
Устраните перекрестное-смешивание:Нефтяную-многослойную-суспензию на основе масла нельзя добавлять в резервуары для приготовления водной-суспензии; суспензию на водной-основе нельзя смешивать с системами масляной-фазовой фазы NMP.
Стандартизируйте процесс кормления:Перед добавлением активных материалов желательно предварительно-смешать проводящую суспензию много-углеродных нанотрубок на низкой скорости с соответствующим маточным раствором растворитель + связующее. Непосредственная подача сухого порошка не рекомендуется.
Обеспечить надлежащий складской контроль:Не храните суспензию на водной основе-при температуре ниже 0 градусов, чтобы замерзание не повредило дисперсионную систему. Храните растворы на масляной-основе суспензии герметично закрытыми, чтобы предотвратить впитывание влаги.
Сначала небольшое-испытание новых переплетных устройств:При изменении марки вяжущего отдайте приоритет проведению небольшого теста на совместимость рецептуры, наблюдайте за вязкостью и стабильностью жидкого раствора и подтвердите его, прежде чем увеличивать производство.
Документация на продукцию Shandong Tanfeng включает рекомендуемые последовательности подачи и эталонные параметры перемешивания. Когда клиенты меняют марку связующего, мы можем помочь в проведении небольших-испытаний на совместимость, чтобы заранее выявить опасности совместимости.
Проводящая суспензия из много-углеродных нанотрубок делится на два основных продукта: NMP на масляной-основе и на водной-основе. Шлам на основе масла NMP-совместим с растворимыми в масле ПВДФ связующими-и в основном используется для катодов литиевых батарей. Шлам на водной-основе совместим с CMC-SBR, PAA, PI, LA133 и другими связующими на водной-основе и в основном используется для графитовых, кремниевых-углеродных и натриевых-ионных водных анодов аккумуляторов. Перекрестное-перемешивание систем растворителей для упрощения управления материалами не допускается, так как это приведет к выходу из строя суспензии и снижению производительности аккумулятора. Компания Shandong Tanfeng обладает полной производственной мощностью для производства проводящих суспензий многослойных-углеродных нанотрубок на масляной-и водной-основе, завершила проверку совместимости с основными связующими веществами и предоставляет образцы, отчеты об испытаниях и руководство по технологическим процессам, чтобы помочь компаниям, производящим аккумуляторы, добиться стабильного массового производства.