U procesu pripreme provodljive paste za ugljične nanocijevi, mnogi stručnjaci za istraživanje i razvoj susreću se s problemima kao što su abnormalni viskozitet suspenzije, neravnomjerna disperzija i velike fluktuacije unutarnjeg otpora ploče elektrode. Pored procesa disperzije i faktora sistema rastvarača, osnovni uzrok uglavnom dolazi iz razlika u fizičkim svojstvima samih ugljeničnih nanocevi. Prečnik, dužina i specifična površina ugljeničnih nanocevi su tri ključna indikatora za odabir proizvoda. Promjene u svakom parametru će imati lančanu reakciju na stabilnost disperzije, efikasnost provodljivosti i prilagodljivost obrade CNT provodljive paste. U nastavku analiziramo specifičan uticaj svakog parametra na osnovu stvarnih uslova masovne proizvodnje.
1. Prečnik ugljične nanocijevi određuje poteškoću disperzije muljnog gnoja i otpornost vodljivosti kontakta
Što je manji prečnik ugljeničnih nanocevi, to je bolja intrinzična provodljivost, ali veća je površinska aktivnost, što čini aglomeraciju verovatnijom, povećavajući poteškoće u disperziji i viskoznost sistema. Cijevi većeg promjera lakše se raspršuju, što ih čini pogodnim za formulacije gdje je obradivost prioritet.
Tanji CNT imaju manje zidova cijevi, nižu otpornost na elektronsku provodljivost i izvanredniji provodni učinak pri istoj količini dodavanja. Međutim, van der Waalsove sile između tanjih cijevi su jače. Ako proces mljevenja i disperzije nije pravilno kontroliran, oni se lako mogu ponovo-zaplesti, uzrokujući čestice i taloženje u kaši. Deblji CNT imaju slabiju tendenciju međusobnog preplitanja, nudeći veću toleranciju disperzije u NMP i sistemima na bazi vode{4}}, sa boljom protočnošću suspenzije, pogodnim za veliku{5}}proizvodnju premaza.
| CNT opseg prečnika | Karakteristike jezgra gnojiva | Primjenjivi scenariji |
|---|---|---|
| 5–10 nm (tanak prečnik) | Odlična provodljivost, sklon aglomeraciji, veći viskozitet suspenzije | Katode litijumskih baterija visoke{0}}energetske-katode, ultra{2}}tanki provodljivi filmovi |
| 10–20 nm (konvencionalni prečnik) | Dobar balans provodljivosti i disperzije, kontrolisan viskozitet | Snažne litijumske baterije, provodljivi lepkovi |
| Iznad 20 nm (debeli prečnik) | Laka disperzija, dobra protočnost suspenzije, niža efikasnost provodljivosti | Konduktivna plastika, anti{0}}statički premazi |
2. Dužina ugljične nanocijevi utječe na konstrukciju vodljive mreže i reološka svojstva
Duže ugljične nanocijevi lakše formiraju provodne mreže koje se neprekidno preklapaju, smanjujući ukupnu otpornost suspenzije, ali značajno povećavaju viskozitet suspenzije. Kraći CNT nude bolju tečnost, pogodan za procese tankog premaza, ali je njihova provodljivost-slabiji.
Dugi CNT se oslanjaju na svoju jednodimenzionalnu dugu strukturu za izgradnju-puteva dugog dometa kroz čestice. Mala količina dodatka može postići nisku unutrašnju otpornost, štedeći troškove formulacije. Međutim, pretjerano dugačke cijevi se isprepliću kako bi formirale mrežnu strukturu, zaključavajući se u rastvaraču i uzrokujući primjetno povećanje viskoziteta suspenzije, što može dovesti do problema u procesu obrade kao što su izvlačenje i loše izravnavanje premaza. Kratki CNT se ne zapliću lako jedan s drugim, što rezultira stabilnom reologijom kaše. Često se koriste u kombinaciji s dugim cijevima i čađom u hibridnim vodljivim sistemima za popunjavanje praznina u vodljivoj mreži.
Shandong Tanfeng može prilagoditi CNT sirovine sa različitim specifikacijama dužine, dok također formuliše gotovu CNT provodljivu pastu kako bi optimizirao reologiju suspenzije, istovremeno osiguravajući provodljivost, prilagođavajući se visoko-proizvodnim linijama za premazivanje i rješavajući problem viskoziteta izvan{1}}iz-kontrole tokom otklanjanja grešaka u formulaciji.
3. Specifična površina ugljične nanocijevi utječe na apsorpciju ulja u kaši, dozu disperzanta i međufaznu vezu
Što je veća specifična površina ugljeničnih nanocevi, to je njihova sposobnost da apsorbuju otapalo i vezivo, zahtevaju veće količine disperzanta i veziva za pripremu suspenzije. Ako je omjer neuravnotežen, može lako uzrokovati flokulaciju muljne smjese.
CNT-ovi visoke{0}}specifične-površine-površine imaju više aktivnih mjesta i više kontaktnih tačaka sa katodnim i anodnim aktivnim materijalima, efikasno smanjujući međufaznu kontaktnu otpornost i poboljšavajući vijek trajanja baterije. Međutim, jak kapacitet adsorpcije cijevi velike{4}}površine-površine troši velike količine PVDF, CMC i drugih veziva u sistemu. Kada je vezivo nedovoljno, stabilnost suspenzije se smanjuje, što dovodi do slojevitosti i taloženja. CNT sa niskom -specifičnom-površinom-površine imaju nižu adsorpciju, veću toleranciju formulacije, troše manje veziva i lakši su za obradu.
| Specifični raspon površina | Slurry Performance | Mjere opreza pri formulaciji |
|---|---|---|
| >250 m²/g | Dovoljan provodljivi kontakt, velika potrošnja veziva, sklona flokulaciji | Povećati omjer disperzanta i veziva; kontrolisati čvrsti sadržaj |
| 150–250 m²/g | Izbalansirane ukupne performanse, pogodne za glavne formulacije litijumskih baterija | Konvencionalna proizvodnja čvrstog sadržaja; velika fleksibilnost podešavanja procesa |
| <150 m²/g | Niska adsorpcija, dobra stabilnost suspenzije, manje međufaznih kontaktnih tačaka | Pogodno za procese nanošenja debelih premaza niske{0}}viskoznosti; može se kombinovati sa čađom u hibridnom sistemu |
4. Sinergističko podudaranje tri parametra: praktični prijedlozi za odabir formulacije gnojiva
Promjer, dužina i specifična površina karbonskih nanocijevi međusobno ograničavaju jedni druge. Ne može se težiti krajnjem u jednom parametru; moraju biti sinergijski usklađeni na osnovu sistema rastvarača, sadržaja čvrste supstance i procesa premazivanja.
Odabir samo tankih, dugih CNT-ova visoke-specifične-površine-površine može lako dovesti do pretjerano guste suspenzije i disperzije. Odabir samo debelih, kratkih cijevi niske{4}}površine-površine rezultira visokom provodljivom dozom aditiva, zauzimanjem aktivnog materijala i smanjenjem gustine energije proizvoda.
Za konvencionalne katodne kaše baterija, dajte prednost CNT-ovima umjerenog promjera, umjerene dužine i uravnotežene specifične površine. Za -brzo-sisteme punjenja visoke brzine, mogu se koristiti tanki-CNT dugi prečnika. Za anodne suspenzije na bazi vode, modificirani CNT sa umjerenom specifičnom površinom se više preporučuju za smanjenje rizika od aglomeracije.
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd.
Prečnik ugljeničnih nanocevi kontroliše provodljivost suspenzije i poteškoće u disperziji. Dužina određuje kontinuitet provodljive mreže i viskozitet suspenzije. Specifična površina utiče na potrošnju veziva, stabilnost suspenzije i međufaznu provodljivost. Ova tri parametra su u interakciji jedan s drugim i osnovna su referentna osnova za dizajn formulacije CNT provodljive paste. Baziran na prednostima nove industrije materijala Shandonga, Shandong Tanfeng, kao profesionalni proizvođač ugljičnih nanocijevi i provodljive paste, ima sposobnost masovne-proizvodnje višestrukih specifikacija CNT-a. Oni mogu preporučiti odgovarajuće CNT parametre bazirane na korisnikovom ciljnom viskozitetu suspenzije, sadržaju čvrste tvari i indikatorima provodljivosti, i pružiti podršku za tehničku podršku za otklanjanje grešaka u suspenziji, smanjujući ciklus probnih-i-grešaka formulacije.
FAQ
P: Da li veća specifična površina karbonskih nanocijevi uvijek znači bolji efekat provodljivosti suspenzije?
O: Nije nužno. CNT-površine{2}} velike površine su skloni aglomeraciji. Ako disperzija ne uspije, provodljivost se zapravo smanjuje. Proces disperzije i odnos formulacije su podjednako kritični.
P: Kako bi trebali biti odabrani parametri CNT za provodnu pastu za ugljične nanocijevi niske{0}}viskoznosti?
O: Prioritet dajte CNT-ovima debelog promjera, kratke dužine i umjerene specifične površine. Alternativno, možete direktno kupiti Shandong Tanfengovu unaprijed -raspršenu gotovu provodnu pastu.