1. "Genetske razlike" između dva tipa baterija
Iako su i čvrste-baterije i natrijum{1}}jonske baterije u centru pažnje kao baterije sljedeće-generacije, njihova osnovna logika za potrebe CNT-a je potpuno drugačija.
Cilj čvrstih-baterija je "sigurnija i veća energija" - zamjenjivanje tekućih elektrolita sa čvrstim-elektrolitima kako bi se fundamentalno riješio problem termičkog bijega. Međutim, kompromis je-loš čvrsti-čvrsti međufazni kontakt i niska efikasnost transporta jona, što su najveće prepreke industrijalizaciji-čvrstih baterija.
Cilj natrijum{0}}jonskih baterija je "jeftinije i održivije" - resursa natrijuma ima u izobilju, a cijena je mnogo niža od litijumske. Kompromis-je to što je jonski radijus natrijuma 34% veći od litijuma, što otežava interkalaciju i deinterkalaciju. Osim toga, intrinzična električna provodljivost materijala je slaba, što rezultira inherentno niskom gustinom energije.
Različiti "geni" ova dva tipa baterija određuju potpuno različite uloge CNT-a u svakoj od njih.
2. Solid{1}}baterije: SWCNT su "ključni materijal za omogućavanje"
2.1 Tri glavna uska grla čvrstih{1}}baterija
Premještanje čvrstih{0}}baterija iz laboratorija u masovnu proizvodnju suočava se s tri ključna izazova:
| Usko grlo | Specifična manifestacija |
|---|---|
| Visoka međufazna impedansa | Nedovoljan kontakt između čvrstog elektrolita i elektrode; otežan transport jona |
| Niska efikasnost transporta jona/elektrona | Odsustvo vlaženja tečnog elektrolita; nepotpuna vodljiva mreža |
| Loša mehanička stabilnost | Promene zapremine tokom punjenja/pražnjenja dovode do međufaznog delaminacije |
2.2 Jedinstvena vrijednost SWCNT-a
Istraživanje koje je sproveo Shandong Tanfeng pokazuje da SWCNT mogu sistematski rješavati ova tri uska grla:
Prvo, izgradnja trodimenzionalne provodne mreže.SWCNT imaju jednodimenzionalnu nanostrukturu i karakteristike balističkog transporta elektrona, sa električnom provodljivošću 1000 puta većom od bakra. Uz samo mali dodatak, oni mogu formirati trodimenzionalnu kontinuiranu provodnu mrežu unutar elektrode, značajno poboljšavajući elektronsku provodljivost čvrstih- baterija i smanjujući unutrašnji otpor.
Drugo, poboljšanje međufaznog kontakta.Visoka fleksibilnost SWCNT-a omogućava im da se blisko usklade sa mikro-razmacima između elektrode i elektrolita, smanjujući gubitke u kontaktu i efektivno smanjujući međufaznu impedanciju.
Treće, proširenje volumena baferiranja.Anode na bazi silikona{0}} doživljavaju proširenje zapremine do 300% tokom punjenja/pražnjenja, što može lako dovesti do usitnjavanja čestica i strukturnog kolapsa. SWCNT mogu formirati fleksibilnu mrežu podrške između čestica silikona, djelujući kao "nano- opruge" da apsorbuju stres, održavaju integritet elektrode i značajno poboljšavaju vijek trajanja baterije.
2.3 Industrijska validacija: već primjenjuje Shandong Tanfeng
Velike domaće kompanije koje istražuju i razvijaju čvrste-/polu{1}}čvrste- baterije su kupci Shandong Tanfenga. Kompanija drži određeni udio u CNT zalihama u polju čvrstih-baterija i isporučuje povezane proizvode višestrukim proizvođačima čvrstih-baterija u inostranstvu.
Ključni zaključak:Za čvrste-baterije, SWCNT-ovi su "morate-imati", a ne "lijepo--imati."
3. Natrijum-jonske baterije: CNT su "pojačavač performansi"
3.1 Izazov vodljivosti natrijum{1}}jonskih baterija
Materijali koji se koriste u natrijum{0}}ionskim baterijama imaju inherentno slabu električnu provodljivost i nisku gustinu energije. Stoga su im potrebni bolji provodljivi aditivi kako bi se prilagodili u skladu s tim, smanjujući zauzetost prostora, povećavajući zapreminsku gustoću energije i formirajući efikasnu provodnu mrežu.
Akademska istraživanja su također potvrdila značajnu primjenu CNT-a u natrijum{0}}jonskim baterijama. Ugljični materijali, sa svojom visokom električnom provodljivošću, strukturnom raznolikošću i niskom cijenom, široko su proučavani za upotrebu kao anode u natrijum{2}}jonskim baterijama. CNT, sa svojom visokom specifičnom površinom i odličnim elektrohemijskim performansama, privukli su značajnu pažnju u polju natrijum{4}}jonskih baterija.
3.2 Osnovni zahtjevi natrijum{1}}jonskih baterija za CNT
Za razliku od čvrstih{0}}baterija, zahtjevi natrijum{1}}jonskih baterija za CNT uglavnom se ogledaju u sljedećim aspektima:
| Requirement Dimension | Specifičan sadržaj |
|---|---|
| Izgradnja provodne mreže | Kompenzuje inherentnu slabu električnu provodljivost materijala |
| Poboljšanje sposobnosti brzine | Poboljšava kinetiku interkalacije/deinterkalacije jona natrijuma |
| Kompenzacija gustine energije | Postiže veći kapacitet unutar ograničenog prostora |
Glavni proizvođači koji trenutno istražuju natrijum{0}}jonske baterije su kupci kompanije, a neki kupci su već koristili SWCNT proizvode kompanije u svojim programima istraživanja i razvoja natrijumskih baterija.
To znači da čak i za "nisko-cijenovu" natrijum{1}}jonsku bateriju, vrhunska-rješenja također zahtijevaju-SWCNT-ove visokih performansi kako bi ih podržali.
4. Poređenje upotrebe: Intenzitet potražnje za CNT-ima u različitim sistemima
Dva scenarija primjene silicijum{0}}ugljičnih anoda i trojnih katoda s visokim-niklom imaju veće zahtjeve za performansama i stoga zahtijevaju veće količine CNT-a.
Logika iza ove procene je jasna:
Potvrdne{0}}baterijeuključuju složene probleme kao što su čvrsti-solidni interfejsi i proširenje volumena, što rezultira najvećim intenzitetom potražnje za CNT-ovima (posebno SWCNT-ovima).
Natrijum{0}}jonske baterije, iako zahtijevaju od CNT-a za poboljšanje provodljivosti, imaju sveukupne zahtjeve za performanse koji su manje strogi od onih za silicijum{0}}ugljične anode i visoko-nikl ternarne katode, te stoga zahtijevaju relativno manje količine.
Iz perspektive tehnološke mape puta i na osnovu osnovnih karakteristika materijala, tehnološki putevi sa zahtjevima visokih performansi, kao što su solid{0}}baterije, imat će veću potražnju za SWCNT proizvodima.
5. Vodič za odabir: Jedna tablica za razumijevanje vašeg izbora
| Vrsta baterije | Core Challenge | Uloga CNT-a | Preporučeni tip | Trend upotrebe |
|---|---|---|---|---|
| Čvrsto{0}}Stanje | Visoka međufazna impedansa, loš čvrst-čvrsti kontakt | Izgradite provodljivu mrežu, proširite volumen bafera, poboljšajte interfejs | Prvenstveno SWCNTs | Velika potražnja, kontinuirano raste |
| Polu{0}}čvrsto{1}} stanje | Stabilnost međufaza | Isto kao i solid{0}}stanje, sa nešto nižim zahtjevima | SWCNT + MWCNT hibrid | Relativno velika potražnja |
| Natrijum{0}}Jon | Slaba provodljivost, niska gustina energije | Poboljšajte efikasnost provodne mreže | Prvenstveno SWCNT (za high-end) | Umjeren, raste s industrijalizacijom |
| Konvencionalni litijum{0}}jonski | Zamjena provodnog aditiva | Zamijenite čađu, poboljšajte sposobnost brzine | Prvenstveno MWCNT | Stalan rast |
Rezime u jednoj rečenici:
Potvrdne{0}}baterije:SWCNT su neophodni, sa velikom upotrebom i velikom potražnjom.
Natrijum{0}}jonske baterije:CNT (posebno SWCNT) su potrebni za poboljšanje performansi, ali potrebna količina je relativno manja.
6. Prednosti Shandong Tanfenga
Kao profesionalni proizvođač CNT-a, naš cjelokupni aranžman u poljima čvrstih-baterija i natrijum{1}}jonskih baterija nudi sljedeće prednosti:
Prvo, potpuna pokrivenost linije proizvoda.Mi isporučujemo i SWCNT i MWCNT proizvode, zadovoljavajući potrebe različitih tehnoloških pravaca kao što su čvrste-baterije, polu-čvrste-baterije i natrijum{3}}jonske baterije.
Drugo, vodeća validacija industrijalizacije.Naši SWCNT proizvodi su uzorkovani u više vodećih kompanija za čvrste-baterije i natrijum{1}}jonske baterije. Neki su već ostvarili male{3}}serijske pošiljke, a naš napredak u validaciji kupaca je glavni.
Treće, osiguranje proizvodnih kapaciteta.Uz kontinuirano širenje naših SWCNT proizvodnih kapaciteta, možemo kupcima pružiti stabilno, serijsko -obavljanje proizvoda, nudeći materijalno osiguranje za industrijalizaciju čvrstih-baterija u čvrstom stanju i natrijum{2}}jonskih baterija.
Četvrto, tehnička podrška aplikacije.Odgovarajući na posebne potrebe čvrstih-baterija u čvrstom stanju i natrijum{1}}jonskih baterija, pružamo sveobuhvatnu tehničku podršku-od procesa disperzije i optimizacije formulacije do testiranja ćelija-pomažući kupcima da brzo završe integraciju materijala.
Trenutno se naši CNT proizvodi naširoko koriste u vozilima nove energije, skladištenju energije, potrošačkoj elektronici i drugim poljima. Kako se industrijalizacija čvrstih-baterija i natrijum{2}}jonskih baterija ubrzava, radujemo se saradnji sa više kupaca kako bismo unaprijedili implementaciju tehnologija baterija sljedeće{3}}generacije.