Prilikom odabira provodljivih aditiva za litijumske baterije, provodna pasta od ugljeničnih nanocevi je osnovni materijal za poboljšanje provodljive mreže elektroda i smanjenje unutrašnjeg otpora baterije. Mnogi inženjeri litijumskih baterija imaju pitanje: da li je veći sadržaj čvrste supstance uvek bolji za provodnu pastu od ugljeničnih nanocevi? Mnogi kupci vjeruju da je visok sadržaj čvrste tvari jednak visokim performansama, slijepo slijedeći veće pokazatelje sadržaja čvrste tvari, ali u stvarnoj proizvodnji često se susreću s problemima kao što su viskoznost premašivanja standarda, aglomeracija i loša prevlaka. Čvrsti sadržaj je samo jedan pokazatelj paste; ne može se posmatrati izolovano od nivoa disperzije, procesa proizvodne linije i baterijskog sistema. Samo čvrsti sadržaj koji odgovara vašim uvjetima proizvodnje je optimalno rješenje.
1. Veći čvrsti sadržaj nije uvijek bolji; Mora biti usklađen sa cjelokupnim procesom
Sadržaj čvrste tvari provodljive paste za ugljične nanocijevi nije bolji kada je veći. Ograničen procesom disperzije, reološkim svojstvima i opremom za nanošenje premaza, postoji razuman raspon. Slijepo traženje visokog sadržaja čvrste tvari će umjesto toga uzrokovati pad prinosa baterije.
Same ugljične nanocijevi imaju veliki omjer širine i visine i visoku specifičnu površinu, što ih čini vrlo sklonim zaplitanju i aglomeraciji. Kada sadržaj čvrste materije pređe prag procesa, nastavak povećanja sadržaja čvrste materije će uzrokovati eksponencijalni porast viskoziteta sistema. Čak i ako je sam CNT prah odličnog kvaliteta, ako proces disperzije ne može da se održi, CNT zaplet se ne može u potpunosti otvoriti u uslovima visokog sadržaja čvrste supstance, što rezultira velikim brojem aglomeriranih čestica. Ovo se manifestuje kao crne mrlje i rupice na ploči elektrode, stvarajući rizik od mikro-kratkih spojeva baterije.
Prema podacima testiranja iz industrije provodljivih aditiva za litijumske baterije, komercijalni sadržaj čvrste materije glavne MWCNT provodne paste zasnovane na NMP-na tržištu je koncentrisan u rasponu od 4%-8%; CNT provodljiva pasta na bazi vode se uglavnom održava u rasponu od 2-5%; SWCNT provodljiva pasta, zbog svoje veće efikasnosti provodljivosti, ima nižu efektivnu količinu dodatka CNT-a.
Shandong Tanfeng, duboko iskusan u proizvodnji CNT provodljive paste po mjeri, ne preporučuje klijentima slijepo proizvode ultra-visokog-čvrstog{2}} sadržaja. Umjesto toga, baziran na kupčevoj opremi za miješanje, mašini za premazivanje i sistemu anode/katoda, pruža rješenje paste koje se sinergijski poklapa sa sadržajem čvrste tvari, viskozitetom i veličinom čestica, izbjegavajući rizike obrade uzrokovane visokim sadržajem čvrste tvari iz izvora.
2. Osnovne prednosti CNT provodljive paste sa visokim-čvrstim- sadržajem
Kvalifikovana CNT provodna pasta visokog{0}}čvrstog-sadržaja pruža osnovnu vrijednost u tri dimenzije: smanjenje troškova, smanjenje rastvarača i poboljšana efikasnost miješanja, što je čini pogodnom za velike-proizvodne linije litijumskih baterija.
Smanjeni troškovi transporta i skladištenja:Za istu efektivnu količinu CNT-a, pasta sa visokim-čvrstim-sadržajem ima manju ukupnu masu proizvoda, smanjujući logistički i skladišni pritisak od rastvarača, sa očiglednim prednostima u pogledu cijene za velike-kupovine.
Smanjena upotreba rastvarača i niža potrošnja energije sušenja:Manje NMP ili vodenog rastvarača se unosi tokom nizvodnog mešanja suspenzije, količina isparenja rastvarača tokom oblaganja i sušenja elektrode je smanjena, smanjujući potrošnju energije sušenja i prilagođavajući se fabričkim potrebama za smanjenjem proizvodnje ugljenika.
Pogodnije hranjenje kašom:Pasta sa visokim{0}}čvrstim-sadržajem ima veći udio efektivnih CNT-a, zahtijevajući manju količinu ubacivanja u glavne materijale litijumske baterije, skraćujući vrijeme miješanja suspenzije i smanjujući interferenciju razrjeđivanja vanjskog rastvarača na formulacijama katodnog i anodnog sistema.
Sljedeća tabela daje kvantitativno poređenje prednosti CNT provodljivih pasta s različitim sadržajem čvrstih tvari:
| Comparison Dimension | Standardna pasta čvrstog sadržaja (4-5%) | Pasta sa visokim sadržajem čvrste supstance (6-8%) | Autoritativna referenca |
|---|---|---|---|
| Masa za hranjenje za istu efektivnu količinu CNT | 1000 kg | 500-625 kg | Podaci izmjereni u industriji provodljivih aditiva za litijsku bateriju |
| Unesena proporcija rastvarača | 95-96% | 92-94% | Standard za ispitivanje termogravimetrijskog čvrstog sadržaja |
| Skladišni prostor zauzet | Veliki | Sniženo za 30-45% | Obračun stvarnog fabričkog skladišta |
| Interferencija rastvarača unesena tokom pravljenja suspenzije | Relativno visoko | Nisko | Povratna informacija o procesu fabričke suspenzije baterije |
sažetak:Prednosti visokog sadržaja čvrstih materija su izgrađene na pretpostavci da je disperzija suspenzije kvalifikovana i da se viskozitet može kontrolisati. Ako disperzija ne uspije, nijedna od gore navedenih prednosti se ne može ostvariti.
3. Glavni nedostaci i proizvodne bolne tačke CNT provodljive paste sa visokim-čvrstim- sadržajem
CNT provodljiva pasta visokog{0}}čvrstog{1}}sadržaja ima viši tehnički prag i sklona je problemima kao što su viskozitet koji izmiče kontroli, smanjena stabilnost skladištenja i naglo povećana poteškoća u disperziji, što zahtijeva stroge sirovine i proizvodne procese.
Ugljične nanocijevi imaju veliku specifičnu površinu. Kada se poveća sadržaj čvrste tvari, razmak između CNT molekula unutar sistema se smanjuje, intermolekularne sile postaju jače, a reološka svojstva suspenzije se značajno mijenjaju. Glavne bolne tačke su četiri:
Rastući viskozitet i pogoršana reološka svojstva:Za istu CNT sirovinu, svaka 1-2 procentna poena povećanje sadržaja čvrste materije može uzrokovati umnožavanje viskoziteta. Prekomjerna viskoznost može uzrokovati poteškoće u miješanju za tvornice litijumskih baterija, začepljenje filterskih sita tokom filtracije i loše nivelisanje i defekte traka tokom premaza.
Smanjena stabilnost skladištenja, sklona geliranju i taloženju:U stanju visokog-čvrstog{1}} stanja, CNT su skloniji sekundarnoj aglomeraciji. Nakon-dugotrajnog skladištenja dolazi do geliranja i nanošenja slojeva, što zahtijeva intenzivno-miješanje prije upotrebe. Ako je miješanje neadekvatno, to direktno utječe na kvalitetu elektrode.
Teža proizvodnja:Za proizvodnju dobre paste sa visokim-čvrstim-sadržajem, potrebne su posebne formulacije CNT sirovina, namjenski disperzanti i više-procesi mljevenja smicanjem. Uobičajeni proizvodni procesi koji direktno prave pastu sa visokim{4}}čvrstim-sadržajem će rezultirati velikom količinom aglomeracije CNT-a i veličinom čestica D90 premašujući standarde.
Niža tolerancija formulacije:Tokom nizvodnog pravljenja suspenzije za baterije, pasta sa visokim-čvrstim-sadržajem je osjetljivija na temperaturu, vlagu i brzinu miješanja. Male fluktuacije procesa mogu uticati na konačni učinak elektrode.
| Comparison Dimension | Standardna pasta čvrstog sadržaja (4-5%) | Pasta sa visokim sadržajem čvrste supstance (6-8%) | Industrijski mjereni podaci |
|---|---|---|---|
| Opseg viskoziteta muljne smjese (mPa·s) | 2000-6000 | 6000-15000 | Rotacioni viskozimetar na 25 stepeni |
| Period stabilnosti skladištenja | 6 mjeseci | 3-4 mjeseca | Uslovi skladištenja na sobnoj temperaturi |
| Rizik aglomeracije | Relativno nisko | Značajno povećan | Analizator veličine čestica D50/D90 praćenje |
| Tolerancija nizvodnog procesa | Visoko | Nisko | Obradite izvještaje vodećih tvornica baterija |
Shandong Tanfeng je napravio optimizacije procesa za bolne tačke paste visokog{0}}čvrstog{1}}sadržaja. Kroz prosijavanje CNT sirovina, prilagođene sisteme disperzije i više-procese homogenizacije pod visokim{4}}pritiskom, postiže se veći sadržaj čvrste tvari uz zadržavanje viskoziteta u razumnom rasponu i smanjenje rizika od geliranja. Svi proizvodi se podvrgavaju testiranju viskoznosti, veličine čestica i stabilnosti sedimentacije prije otpreme, pružajući kupcima gotovu pastu koja se može direktno koristiti na mašini, čime se smanjuju-troškovi otklanjanja grešaka na licu mjesta.
4. Kako odrediti da li ste pogodni za standardnu ili visoko{1}}čvrstu-CNT provodnu pastu
Suština odabira ovisi o mogućnosti miješanja proizvodne linije, opremi za premazivanje i baterijskom sistemu, a ne samo o broju čvrstog sadržaja. Prioritet je osigurati performanse -mašinske obrade.
Može se pozvati na sljedeću logiku odabira:
Velike fabrike baterija za napajanje i baterije za skladištenje energijesa dovoljnom snagom rezervoara za miješanje i potpunim uvjetima ispitivanja suspenzije može dati prioritet ocjenjivanju kvalifikovane CNT provodljive paste visokog{0}}čvrstog{1}}sadržaja kako bi se ostvarile prednosti smanjenja troškova.
Male i srednje{0}}fabrike baterija i laboratorijske pilot-fazesa ograničenom snagom opreme za miješanje treba dati prioritet 4-5% standardne paste čvrstog sadržaja, koja nudi širi prozor procesa i smanjuje rizik od neuspjeha u otklanjanju grešaka.
Silikonski{0}}anodni sistemi,koji su osjetljivi na reologiju i stabilnost kaše, ne bi trebali slijepo birati proizvode sa ultra-visokim-čvrstim- sadržajem; prioritet treba dati odgovarajućim ocjenama-baziranim na sistemu-kompatibilnim s vodom.
SWCNT provodljiva pasta,zbog svoje visoke efikasnosti provodljivosti, ne zahteva visok sadržaj čvrste supstance; fokus bi trebao biti na efektivnoj količini dodatka CNT-a.
Savjet iz industrije:Mnogi kupci lako brkaju ukupni čvrsti sadržaj sa efektivnim CNT sadržajem. Ukupni sadržaj čvrste supstance uključuje CNT + disperzant. Prilikom kupovine obavezno provjerite efektivni indikator sadržaja CNT-a, a ne samo ukupan sadržaj čvrste tvari.
5. Kako odabrati CNT Conductive Paste sa visokim-čvrstim-sadržajem?
Veći sadržaj čvrste supstance u CNT provodljivoj pasti ne znači bolje performanse. Visok solidan sadržaj je mač sa dvije oštrice. Prednosti su smanjenje troškova i smanjenje rastvarača; nedostaci su povećana poteškoća disperzije, viskozitet i pritisak stabilnosti skladištenja. Kompromis-mora se napraviti na osnovu uslova vaše proizvodne linije.
Čvrsti sadržaj je samo jedan od mnogih pokazatelja. Kada se ocjenjuje CNT provodljiva pasta, mora se istovremeno ispitati više indikatora: efektivni sadržaj CNT, viskozitet, raspodjela veličine čestica, stabilnost skladištenja, sadržaj metalnih nečistoća, itd. Ako uvjeti proizvodne linije dozvoljavaju, mogu se odabrati proizvodi sa visokim-čvrstim{3}}sadržajem od proizvođača sa zrelim procesima. Ako su uslovi opreme prosječni, standardna pasta sa čvrstim sadržajem može umjesto toga donijeti stabilniji proizvodni prinos.
Kao profesionalni proizvođač CNT provodne paste, Shandong Tanfeng ima više-proizvoda sa više specifikacija za sisteme na bazi NMP-i vodenog{2}}sistema. Može da obezbedi zrelu standardizovanu standardnu pastu za čvrsti sadržaj, a može i prilagođenu-razviti CNT provodnu pastu visokog viskoziteta-čvrstog sadržaja- koja se može kontrolisati na osnovu opreme proizvodne linije korisnika i formulacija baterija, pružajući testiranje uzoraka, tehničku koordinaciju i usluge podrške za otklanjanje grešaka kako bi se pomoglo kompanijama za proizvodnju baterija da izbegnu zabludu pri odabiru sadržaja.
FAQ
P: Da li CNT provodna pasta s visokim-čvrstim-sadržajem uvijek ima jaču provodljivost?
O: Nije nužno. Ako disperzija paste visokog{1}}čvrstog{2}}sadržaja ne uspije i CNT se jako aglomerira, provodljivost se zapravo smanjuje. Ono što zaista određuje provodljivost je efektivni sadržaj CNT-a i stanje disperzije, a ne ukupan sadržaj čvrste supstance.
P: Može li se pasta sa visokim-čvrstim-sadržajem razrijediti vodom ili NMP-om na-licu mjesta?
O: Ne preporučuje se-proizvoljno razrjeđivanje na licu mjesta. Razrjeđivanje će poremetiti ravnotežu adsorpcije disperzanta, lako će pokrenuti sekundarnu aglomeraciju. Ako je potrebno podešavanje, preporučuje se da proizvođač završi prilagođavanje formulacije prije isporuke.
P: Koliko visok sadržaj čvrstih tvari može doseći CNT provodljiva pasta{0}}na bazi vode?
O: Glavni sadržaj čvrste tvari u komercijalnoj CNT provodnoj pasti-na bazi vode je 2-5%. Zbog ograničenja disperzijskog sistema{4}}baziranog na vodi, teško je postići isti visok sadržaj čvrste tvari kao sistemi zasnovani na NMP. Prisilno podizanje čvrstog sadržaja će uzrokovati naglo pogoršanje viskoziteta.