Проводящая суспензия -углеродных нанотрубок с одинарными стенками: как выбрать между суспензиями на водной-основе и суспензиями на основе масла NMP-?

В процессе выбора материала для литиевых батарей многие инженеры по исследованиям и разработкам сталкиваются с проблемой выбора системы растворителей для проводящей суспензии SWCNT. Хотя характеристики углеродных нанотрубок аналогичны в версиях на основе воды-и NMP-масла, их диспергирующие системы, совместимость и условия обработки сильно различаются. Выбор неправильной системы может привести к таким проблемам, как флокуляция суспензии, нарушение дисперсии и резкое увеличение сопротивления электродов во время массового производства. Уточнение применимых границ двух типов суспензий и их соответствие существующему заводскому процессу смешивания имеет важное значение для полного использования основных преимуществ SWCNT: высокой проводимости и низкого уровня добавок. Компания Shandong Tanfeng может поставлять суспензии SWCNT как на водной-, так и на основе масла NMP-, а также завершила корректировку рецептур для различных систем смешивания, чтобы помочь производителям литиевых батарей сократить затраты на пробные-и-ошибки.

I. Сравнение основных показателей: суспензия ОУНТ на водной-основе и на основе масла NMP-

Основное различие между суспензиями SWCNT на основе воды-и NMP{1}}масла заключается в диспергаторе и носителе-растворителе. Хотя проводимость УНТ одинакова, их совместимость со связующими и активными материалами совершенно различна. Межсистемное смешивание или использование-строго запрещено.

ОСУНТ имеют чрезвычайно малый диаметр и очень склонны к агломерации. В суспензиях на - и масляной- основе используются совершенно разные системы модификации поверхности и диспергирующие системы, подходящие для несовместимых сред смешивания воды и NMP. Их смешивание, скорее всего, приведет к осаждению диспергаторов и крупномасштабной-агломерации УНТ. На основе стандарта GB/T 33818-2017 для проводящих суспензий углеродных нанотрубок сравнение ключевых показателей выглядит следующим образом:

Компания Shandong Tanfeng производит эти два типа проводящих суспензий SWCNT на отдельных производственных линиях, чтобы избежать перекрестного-загрязнения. Каждая партия проходит проверку совместимости, чтобы обеспечить адекватное распутывание УНТ в соответствующей системе и снизить риск агломерации.

II. Подходящие системы и точки применения проводящей суспензии SWCNT на основе масла NMP-

Проводящая суспензия SWCNT на основе масла NMP-пригодна только для систем смешивания растворителей NMP-, в первую очередь для катодов литиевых батарей. Его нельзя использовать в анодных суспензиях на водной-основе. Процесс подачи должен включать предварительное-смешивание с раствором связующего ПВДФ.

В суспензии SWCNT на масляной-основе в качестве носителя используется NMP, а также диспергаторы, которые стабильно растворяются в NMP и обеспечивают отличную совместимость со связующим веществом PVDF.Основные сценарии применения:Катоды NCM с высоким-никелем, катодные системы высокого-напряжения и катодные составы-на масляной основе, требующие крайне низкого добавления проводящих агентов.

Стандартная процедура смешивания:

Полностью растворите ПВДФ в растворителе NMP, чтобы получить однородный раствор связующего.

Добавьте суспензию SWCNT NMP на-масляной основе и предварительно-перемешайте на низкой скорости, позволяя УНТ полностью диспергироваться в среде связующего раствора.

Добавьте активный катодный материал и другие проводящие агенты, постепенно увеличивая скорость диспергирования.

После прохождения проверок на крупность и вязкость отфильтруйте и перенесите на процесс нанесения покрытия.

Производственные меры предосторожности:

Строго запрещается добавлять суспензию ОСНТ на основе масла NMP-непосредственно в суспензии на водной-основе; это вызовет немедленную флокуляцию и агломерацию.

ОСУНТ чувствительны к условиям дисперсии. Кормление сухим порошком не рекомендуется; этап предварительного-смешивания имеет важное значение.

Обеспечьте хорошую вентиляцию цеха и контролируйте снос твердого содержимого, вызванный испарением растворителя NMP.

Пример использования завода:Компания-производитель аккумуляторов NCM с высоким-никелем первоначально по ошибке использовала проводящую суспензию SWCNT на водной-основе в своей катодной системе NMP. В суспензии появился видимый хлопьевидный материал, что привело к массовому отторжению электродного листа из-за черных пятен. После перехода на проводящую суспензию SWCNT на основе масла NMP от Shandong Tanfeng-и после процесса предварительного-смешивания сопротивление электрода соответствовало стандартам, а количество дефектов вернулось к норме.

III. Подходящие системы и точки применения проводящей суспензии SWCNT на водной-основе

Проводящая суспензия ОУНТ на водной-основе специально предназначена для смешивания с водой и в основном используется в анодах литиевых батарей. Он не подходит для катодных систем на основе масла NMP-. Этот процесс требует первоначального смешивания с раствором связующего CMC, а связующее SBR добавляется позже.

В суспензии ОСУНТ на водной-основе в качестве среды используется чистая вода с диспергаторами, адаптированными к водной среде. В первую очередь это касается графитовых анодов и анодов с высоким-кремниевым-кремниевым-углеродным анодом, что соответствует современной тенденции к экологически чистым анодным процессам на основе воды-.

Основные сценарии применения:Высококачественные-кремниевые-углеродные аноды, быстро-графитовые аноды и аноды для микро-аккумуляторов.

Стандартная процедура смешивания:

Растворите КМЦ в деионизированной воде, чтобы приготовить однородный раствор связующего.

Добавьте проводящую суспензию ОУНТ на водной-основе и предварительно-диспергируйте на низкой скорости.

Добавьте графит/кремний-активный углеродный порошок и вспомогательные проводящие вещества, затем диспергируйте на высокой скорости.

Наконец, добавьте латекс SBR на низкой скорости и отрегулируйте вязкость, чтобы завершить приготовление суспензии.

Производственные меры предосторожности:

SBR не следует смешивать с суспензией SWCNT на водной-основе на высокой скорости в течение длительного времени, так как это может привести к деэмульгации латекса.

Строго избегайте низких-замерзаний во время хранения; Циклы замораживания-оттаивания необратимо повреждают дисперсионную систему.

Не допускайте загрязнения суспензией на основе масла-NMP, так как это приведет к флокуляции.

Проводящая суспензия SWCNT на водной-основе компании Shandong Tanfeng была модифицирована и оптимизирована для кремниевых-углеродных анодов. Он может поддерживать мостиковую сеть УНТ даже при повторяющемся расширении и сжатии частиц кремния, помогая ячейке поддерживать стабильный срок службы.

IV. Основные параметры для принятия решения о выборе

Основным критерием выбора является существующая на заводе система смешивания растворителей, а затем то, является ли электрод катодом или анодом. Производительность не может основываться исключительно на свойствах УНТ; даже ОСУНТ самого высокого качества будут работать хуже, если носитель растворителя несовместим.

Распространенное заблуждение:Некоторые сотрудники исследований и разработок считают, что любая проводящая суспензия SWCNT универсальна, и просто меняют растворитель-носитель или смешивают их напрямую. Это неизбежно приводит к флокуляции суспензии и дефектам электродов. Даже если сырье для УНТ одинаковое, диспергирующие системы для суспензий на водной-и масляной-основе совершенно разные и не допускают перекрестного-использования.

Если у компании есть потребности в разработке как катодов, так и анодов, Shandong Tanfeng может предоставить образцы проводящих суспензий SWCNT как на масляной{0}}, так и на водной-основе для параллельных небольших-сравнительных испытаний, что снижает затраты на НИОКР,-и-ошибки.

V. Входной контроль материалов и рекомендации по производственной практике

При получении проводящей суспензии ОСУНТ, помимо содержания твердых веществ и содержания УНТ, необходимо провести мелкомасштабное-тестирование на совместимость рецептуры. Прежде чем приступить к пилотному и серийному производству, убедитесь в совместимости с заводскими связующими.

Проверьте заводской отчет о продукте, чтобы убедиться, что это версия на основе воды-или масла NMP-, чтобы избежать неправильного получения материала на складе.

Храните в соответствии с указанными условиями по прибытии и тщательно-перемешайте весь барабан перед использованием.

Отдайте приоритет лабораторным-испытаниям, наблюдая за флокуляцией или агломерацией, а также проверяя тонкость и удельное сопротивление электродов.

Как только мелкомасштабные электрохимические характеристики будут удовлетворительными, приступайте к пилотной проверке, а затем к массовому производству.

Техническая группа Shandong Tanfeng может предоставить справочные материалы по процессам, такие как скорость перемешивания и продолжительность предварительного-смешивания, на основе существующей рецептуры клиента, чтобы сократить цикл отладки.

Проводящие суспензии SWCNT делятся на типы NMP на масляной-и водной-основе. Хотя характеристики УНТ аналогичны, диспергаторы и носители растворителей полностью независимы и не могут смешиваться в разных системах. Суспензия SWCNT на основе масла NMP- подходит для катодных систем, в которых используется смешивание NMP и связующее ПВДФ. Суспензия ОУНТ на водной-основе подходит для анодных систем, использующих водную смесь и связующее вещество CMC-SBR, чаще всего для кремниевых-углеродных анодов. Основным фактором выбора является соответствие используемого на заводе растворителя и типа электрода с последующей-проверкой в ​​небольшом масштабе. Компания Shandong Tanfeng располагает возможностями массового производства проводящих суспензий SWCNT как на водной-, так и на масляной-основе, со строгим контролем примесей и стабильностью партии, а также обеспечивает вспомогательную технологическую поддержку для помощи в разработке проектов по-батареям высокого класса.