Глава 1. Проводящая паста-на водной основе: новое направление применения УНТ
В индустрии литиевых аккумуляторов, когда большинство людей думают о проводящей пасте CNT, первое, что приходит на ум, — это паста на масляной-основе с системой NMP. Однако из-за растущего давления на окружающую среду и растущих требований к контролю затрат проводящая паста из УНТ на водной-основе становится в центре внимания промышленности.
Проводящая паста-на водной основе, как следует из названия, представляет собой жидкий продукт, в котором в качестве дисперсионной среды используется вода, а в качестве проводящей фазы используются УНТ. Самая большая разница между ней и традиционной пастой на масляной-основе состоит в том, что растворитель заменен с NMP на воду. Это изменение влечет за собой не только изменение структуры затрат, но и полную реконструкцию логики процесса.
«Взвесь УНТ на водной-основе представляет собой композитный материал с УНТ в качестве основного компонента. Он обладает превосходной электропроводностью, механическими и термическими свойствами и широко используется во многих областях, таких как проводящие добавки для литиевых батарей, проводящие покрытия, анти-коррозионные покрытия, теплорассеивающие покрытия, армирование композитных материалов и датчики». Сегодня давайте поговорим об этом «зеленом кандидате» -, каковы его преимущества, трудности, методы использования и кто производит проводящую пасту с УНТ на водной-основе.
Глава 2. Почему стоит выбирать продукцию на водной-основе? Три основных преимущества
2.1 Экологичность и не-токсичность, соответствующая тенденциям экологически чистого производства
NMP (N-метилпирролидон), хотя и является отличным растворителем, обладает репродуктивной токсичностью и внесен в список веществ, вызывающих очень большую озабоченность, согласно регламенту ЕС REACH. С введением новых правил, таких как Регламент ЕС по батареям, материалы для батарей, содержащие NMP, подвергаются более строгому контролю со стороны регулирующих органов при экспорте.
Проводящая паста УНТ на водной-основе использует воду в качестве растворителя, что принципиально решает эту проблему. Как показано в последнем патенте компании Double Deer Battery, ее проводящее супергидрофобное композитное покрытие на водной-основе «отказывается от органических растворителей, достигая прорыва в балансе стоимости, защиты окружающей среды и производительности».
2.2 Значительное экономическое преимущество
Цена НМП существенно колеблется, а стоимость воды практически незначительна. Хотя паста на водной-основе требует добавления большего количества диспергаторов для поддержания стабильности, общая стоимость все равно значительно ниже, чем у систем на-масляной основе.
«Добавление пасты УНТ на водной-основе в качестве проводящей добавки к катодным суспензиям на водной-основе может значительно снизить затраты, повысить личную безопасность и повысить экологическую безопасность».
2.3 Адаптация к высокоскоростным-процессам нанесения покрытий
После оптимизации паста на водной-основе имеет превосходные реологические свойства, что позволяет поддерживать высокоскоростные-процессы нанесения покрытия. «В проводящей пасте Shandong Tanfeng New Material на водной-основе используются одностенные-УНТ высокой-чистоты в качестве проводящей фазы и вода в качестве дисперсионной среды. Она обладает хорошей стабильностью дисперсии и характеристиками защиты от окружающей среды и широко используется в покрытиях электродов литиевых батарей, прозрачных проводящих пленках, анти-антистатических покрытиях и других областях, поддерживая высокоскоростные-процессы нанесения покрытий".
Глава 3. Самая большая проблема систем на основе воды-: УНТ «боятся воды»
У всего есть две стороны. Хотя системы на основе воды-экологичны и дешевы, они сталкиваются с фундаментальной технической проблемой: УНТ гидрофобны.
Поверхность УНТ состоит из атомов углерода, которые естественным образом обладают гидрофобностью, что делает их очень склонными к агрегации и осаждению в воде. Тонкая и длинная наноструктура одностенных УНТ заставляет трубки спутываться друг с другом, легко образуя плотно переплетенные «клубки нитей», которые трудно рассеять.
3.1 Прорыв компании Shandong Tanfeng: стабильность дисперсии в течение одного года без седиментации
Команда непосредственно столкнулась с этой общей для отрасли проблемой. Путем теоретических исследований и большого количества экспериментальных проверок они разработали совершенно новую дисперсионную систему, состоящую из поверхностно-активных веществ, диспергаторов и стабилизаторов.
Результаты исследования показали, что взаимосвязь между «количеством» и «качеством» диспергатора одно-УНТ не пропорциональна - в новой системе, даже если к пасте на водной-основе добавлено небольшое количество органического растворителя, разделения твердых-жидкостей не происходит, и одно-УНТ могут оставаться стабильно диспергированными в пасте в течение одного года без седиментации.
В этом изделии максимально эффективно используется потенциал электропроводности одно-трубок. Его можно использовать для изготовления больших количеств прозрачных проводящих пленок с высоким коэффициентом пропускания света и низким поверхностным сопротивлением посредством процессов мокрого покрытия, а также в качестве проводящей добавки в таких областях, как новая энергетика.
3.2 Состав композита: синергия УНТ + технический углерод + графен
Помимо оптимизации дисперсионной системы, другой подход заключается в улучшении дисперсности и электропроводности за счет комбинации нескольких проводящих материалов.
"Композитная проводящая жидкость на водной-основе с высоким-содержанием твердых-компонентов, сырье для ее приготовления включает 2%-3% УНТ, 5%-6% технического углерода, 1,5%-2,5% графена, 1,5%–2,5% диспергатора, 0,05%–0,2% регулятора и оставшуюся часть деионизированной воды. В результате технологического процесса, сочетающего шаровое измельчение, бисерное измельчение и гомогенизацию, была получена композитная проводящая жидкость на водной основе с высоким содержанием твердых частиц, высокой электропроводностью и высокой текучестью».
Преимущество этой составной формулы заключается в том, что углеродная сажа заполняет промежутки между УНТ, графен обеспечивает двумерную проводящую сеть, и все три работают вместе, создавая трехмерную проводящую структуру, а также улучшая стабильность дисперсии и эффективность электропроводности.
Глава 4. Ситуация на рынке - Кто использует проводящую пасту на водной-основе?
По мере развития технологии паст-на водной основе все больше и больше предприятий начинают выходить на этот путь.
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. — высокотехнологичное-предприятие, занимающееся исследованиями, разработками, производством и продажей нового-порошка УНТ с одностенными стенками и серии проводящих пастообразных продуктов. Ее основная продукция включает в себя: однослойные-порошки УНТ высокой-чистоты, проводящую пасту на водной-основе и проводящую пасту на основе масла NMP-. Продукты могут применяться в анодных и катодных проводящих добавках для литиевых батарей, фотоэлектрических элементах, водородных топливных элементах, чипах на основе углерода-, наноэлектронных устройствах, датчиках, проводящих пластиках, проводящих полимерах, анти-статическом латексе и других областях.
Компания Tanfeng специализируется на исследованиях, разработках и производстве технологии дисперсии порошка одностенных УНТ и проводящей пасты. В настоящее время компания выпустила серию проводящих паст из однослойных-УНТ высокой -чистоты, предназначенных для систем как на-масляной, так и на водной-основе. Их основными характеристиками являются: регулируемое содержание твердых веществ, хорошая диспергируемость, высокая экономическая-эффективность, экологичность и не-токсичность. Они успешно сломали международную монополию.
Генеральный директор компании заявил: "Наши собственные-разработанные-улучшающие УНТ могут значительно улучшить электропроводность и плотность энергии анодов и катодов литиевых батарей, могут заменить традиционные проводящие добавки из технического углерода и еще больше улучшить характеристики обычных проводящих добавок".
Глава 5: Параметры продукта и сценарии применения
5.1 Типичные параметры продукта
Если взять в качестве примера основные продукты, представленные на рынке, то ключевые параметры проводящей пасты УНТ на водной-основе следующие:
| Параметр | Типичное значение | Описание |
|---|---|---|
| Контент CNT | 5% | Зубная паста-любит высокую концентрацию |
| Диаметр трубки | 1-2 нм | Одностенная-трубка |
| Длина трубки | Меньше или равно 50 мкм | Высокое соотношение сторон |
| Срок годности | 180 дней | Хранить в сухом, защищенном от света месте при комнатной температуре. |
| Дисперсионная стабильность | Больше или равно 1 году | - |
5.2 Основные области применения
Энергетическое поле:Проводящая добавка для литиевой батареи - может образовывать эффективную проводящую сеть, уменьшать внутреннее сопротивление батареи, улучшать использование удельной емкости активных материалов, повышать высокую-плотность мощности разряда тока и продлевать срок службы батареи; Материалы электродов суперконденсаторов.
Область покрытия:Проводящие покрытия (электронные компоненты, электромагнитное экранирование); анти-коррозионные покрытия (снижение содержания цинка при одновременном повышении анти-коррозионных характеристик); теплорассеивающие покрытия (электронное оборудование, отвод тепла в автомобилях).
Поле композитного материала:Добавки для полимеров и резин, улучшающие механические свойства, электропроводность и термостабильность, используемые в авиакосмической, автомобильной, спортивной технике и т.д.
Поле датчика:Датчики газа, биосенсоры, используемые для мониторинга окружающей среды, медицинской диагностики.
Электротермическая пленка:Длительный срок службы, низкий уровень распада, низкое энергопотребление, используется для нагрева, размораживания.
Глава 6: Преимущества провинции Шаньдун Танфэн - от технологии дисперсии до реализации индустриализации
Наши основные преимущества как производителя УНТ в области паст на водной-основе отражены в следующих аспектах:
Во-первых, освоить основную технологию дисперсии на водной-основе.Самым большим препятствием для пасты на водной-основе является технология дисперсии. Благодаря нашей собственной-системе диспергаторов и процессам модификации поверхности мы решили проблему агломерации УНТ в воде. Превосходная дисперсионная система позволяет обеспечить стабильное диспергирование одностенных УНТ в пасте на водной- основе в течение одного года без образования осадка.
Во-вторых, полный-контроль примесей в процессе.Чистота – это душа однослойной-пасты УНТ. В процессе производства нашей пасты-на водной основе каждая партия продукта подвергается строгой магнитной обработке, чтобы гарантировать контроль содержания металлических примесей на уровне ppm. Это основная гарантия отличной производительности и стабильного качества продукта.
В-третьих, полная-цепочка от порошка до пасты.Мы не только производим порошок одно-УНТ, но и перерабатываем его в готовые-к-пастообразным продуктам на водной-основе. Компания внедрила полную систему управления качеством ISO9001 и активно продвигает сертификацию качества автомобильной промышленности IATF16949, создавая целостную-систему контроля качества процессов, от исследований и разработок до обслуживания.
В-четвертых,-обеспечение крупномасштабных производственных мощностей.В связи с быстрым ростом рыночного спроса на пасты на водной-основе мы постоянно расширяем наши производственные мощности. Введены в эксплуатацию несколько линий по производству проводящей пасты CNT. В то же время мы строим новые высокотехнологичные-линии по производству одностенной-пасты из УНТ, добиваясь одновременного улучшения качества обычной пасты и высококачественной-пасты, обеспечивая клиентам стабильные поставки продукции партиями-масштабами.
В настоящее время наши проводящие пасты из УНТ на водной-основе широко используются в токопроводящих добавках для литиевых батарей, проводящих покрытиях, анти-статических покрытиях и в других областях, причем характеристики продукции достигают передового международного уровня. Поскольку экологические нормы ужесточаются, а ценовое давление возрастает, токопроводящая паста УНТ на водной-основе превращается из «альтернативного решения» в «основной выбор». Если вы ищете экологически чистое, эффективное и стабильное проводящее решение CNT, пожалуйста, свяжитесь с нами.