В процеса на смесване на суспензия от литиева батерия CNT проводимата суспензия се превърна в основна проводяща добавка. Процесите на нанасяне, съотношенията на добавяне и изискванията за дисперсия за CNT суспензия се различават значително между катодните и анодни системи. Много заводи за преработка на литиеви батерии просто прилагат едни и същи параметри на захранване и за двете, което може да доведе до проблеми като високо вътрешно съпротивление на електродния лист, необичайна реология на суспензията и нестандартен живот на цикъла. Изясняването на различните логики на приложение за катоди и аноди и съпоставянето им с подходящите степени на суспензия е от ключово значение за пълното оползотворяване на предимствата на проводящата мрежа с голям обхват на CNTs. Shandong Tanfeng се фокусира върху научноизследователската и развойна дейност и производството на CNT проводими суспензии за литиеви батерии, като разработва персонализирани продукти за катоди и аноди, за да помогне на производителите на батерии да опростят процесите си за производство на суспензия-и да стабилизират електрохимичните характеристики на електродите.
I. Основни разлики в приложението между катоди и аноди
CNT проводящата суспензия за катоди се фокусира върху изграждането на проводими пътища при ниски нива на добавяне, подходяща за системи, базирани на NMP масло-. Приложенията за аноди се разделят на графитни аноди и аноди на базата на-силиций, съвместими както с процеси, базирани на масло-, така и с-вода. Анодите на базата на силиций имат по-високи изисквания за съотношението на CNT и устойчивостта на суспензията. Една и съща степен на тор не трябва да се използва взаимозаменяемо и за двете.
Катодните активни материали имат висока плътност на уплътняване. Проводящият агент основно запълва празнините между частиците, за да потисне повишаването на вътрешното съпротивление. Освен проводимостта, анодът трябва също така да буферира разширяването на обема на материала, особено за аноди на базата на силиций, където CNT трябва да образуват гъвкава взаимосвързана мрежа, за да предотвратят прекъсване на проводимите пътища. Основните параметри за различните сценарии са както следва:
| Сценарий за приложение | Обща система за разтворители | CNT добавка на суха основа | Основна цел | Често срещани рискове | Референтна база |
|---|---|---|---|---|---|
| NCM (троен) катод | NMP Масло-базирано | 0.2%‑0.6% | Ниски странични реакции, равномерно разпръскване, без влияние върху уплътняването | Агломерация, причиняваща черни петна по електродите, висок импеданс | Ръководство за прилагане на проводящ агент в индустрията за литиеви батерии |
| LFP катод | NMP Масло-базирано | 0.3%‑0.8% | Подобрете контакта с частиците, подобрете производителността на скоростта | Големи колебания на вискозитета в суспензията, нестабилна повърхностна плътност на покритието | GB/T 33818-2017 |
| Конвенционален графитен анод | На-водна основа | 0.15%‑0.4% | Намалете вътрешното съпротивление на анода, подобрете цикъла | Риск от литиево покритие поради лоша дисперсия | Статистически данни за производствената линия |
| Силициев-въглероден композитен анод | Съвместим с вода/NMP | 0.4%‑1.0% | Гъвкава проводима мрежа, издържаща на разширяване на обема | Бързо циклично разпадане поради недостатъчно CNT | Лабораторни и пилотни данни за батерии |
Shandong Tanfeng разделя продуктите за различни сценарии. Серията FB е предназначена за катоди на-маслена основа, със строг контрол на примесите за намаляване на страничните реакции на батерията. Серията FB на-базирана на вода е подходяща за графитни и силициеви-въглеродни аноди, като предлага добра стабилност на дисперсията и се адаптира към среди за-приготвяне на водна суспензия, така че клиентите не трябва многократно да регулират процесите на дисперсия.
II. Как да използвате CNT проводима суспензия в катодите на литиевата батерия
За използване като катод CNT проводящата суспензия за предпочитане трябва да се добавя чрез метод на предварително-смесване, а не сухо-смесване директно с активни прахове. Фокусът е върху контролирането на фиността на суспензията и съдържанието на примеси, за да отговарят на работните условия на високо{3}}катода.
Производството на катоди използва най-вече системата от разтворители NMP. Стандартната оперативна процедура е:
Разтворете напълно свързващото вещество PVDF в NMP, за да приготвите свързващ разтвор.
Добавете проводимата суспензия от CNT и разбъркайте на ниска скорост, за да се смесите предварително, позволявайки на CNT първоначално да се диспергират в свързващия разтвор.
Последователно добавете катодния активен материал и проводящия агент на саждите, след което увеличете скоростта на разбъркване за високо-скоростна дисперсия.
След като вискозитетът и фиността отговарят на стандартите, филтрирайте и прехвърлете суспензията в процеса на нанасяне на покритие.
Ключови оперативни точки:
Не изливайте CNT проводима суспензия директно в сухи прахове с високо-твърдо-съдържание, тъй като това лесно може да причини агломерати.
За системите NCM стриктно контролирайте металните примеси, за да предотвратите само{0}}разреждане на батерията. Катодната-специфична суспензия на Shandong Tanfeng стриктно контролира метални примеси като желязо и мед, като преминава през много-етапно пречистване и филтриране преди изпращане.
За LFP системи, използването на CNT в комбинация със сажди може да балансира производителността и разходите, давайки по-добри резултати, отколкото използването само на сажди.
Обратната връзка от завода показва, че някои компании добавят CNT суспензията твърде късно в процеса или във високо{0}}скоростни смесителни резервоари с недостатъчно време за смесване. Това води до непълно разплитане на CNT, което води до локално висок импеданс върху електродния лист и спадове на напрежението по време на тестване на скоростта. Необходимо е коригиране на последователността на хранене.
III. Как да използвате CNT проводима суспензия в аноди на литиева батерия
Както графитните, така и силициевите -въглеродни аноди могат да използват CNT проводима суспензия. Водните-аноди са основният поток. Последователността на захранване трябва да дава приоритет на предварителното-смесване със свързващ разтвор на CMC. За силициеви-въглеродни аноди добавянето на суха-основа трябва да бъде подходящо увеличено и трябва да се обърне внимание на реологията и еластичността на суспензията.
Стандартен процес-за производство на суспензия за-графитни аноди на водна основа:
Разтворете CMC в чиста вода, за да приготвите свързващ разтвор.
Добавете проводимата суспензия от CNT и разбъркайте на ниска скорост до хомогенност.
Добавете графит/силициев-въглероден активен материал и проводими сажди, след което изпълнете високо{1}}скоростна дисперсия.
Накрая добавете свързващото вещество SBR и разбъркайте на ниска скорост, за да регулирате вискозитета, завършвайки подготовката на анодната суспензия.
Подробности за критичния процес:
SBR латексът не трябва да се смесва с CNT проводима суспензия при висока скорост за дълго време, тъй като това може да причини деемулгиране. Трябва да се добави в края на процеса на ниска скорост.
Не е необходимо добавката на суха-основа за конвенционалните графитни аноди да бъде прекалено висока. Предозирането може да намали съотношението на свързващото вещество, което води до отделяне на прах от лист електрод.
Силициевите материали в силициевите-въглеродни аноди показват голямо разширение. Те разчитат на взаимно свързване на CNT, за да образуват гъвкава мрежа. Следователно добавеното количество е по-високо, отколкото за конвенционалните графитни аноди при подобни условия.
Проводимата суспензия на FB на водна-CNT основа на Shandong Tanfeng е съвместима с водни{1}}анодни системи и показва добра съвместимост с CMC и SBR, с минимален риск от флокулация. Много производители на силициеви-въглеродни аноди директно възприемат този клас, намалявайки времето за разработване на тяхната формула.
IV. Често срещани клопки при използването на CNT проводима суспензия за катоди и аноди
Неправилното смесване на степени, използване на грешна последователност на захранване и сляпо увеличаване на количеството на добавяне са трите най-чести проблема при прилагането на CNT суспензия към катоди и аноди. Те могат директно да причинят необичайна суспензия и работа на батерията.
| Проблемни явления | Първопричина | Мерки за противодействие |
|---|---|---|
| Фини частици/черни петна в катодна суспензия | Използване на суспензия с аноден-клас за катоди; несъвместима диспергираща система; недостатъчно време за смесване по време на хранене | Преминете към катодна-суспензия; оптимизирайте процедурата-на предварително смесване; увеличаване на филтриращия скрининг |
| Флокулация и агломерация в анодна суспензия-на водна основа | Директно високоскоростно-смесване на CNT суспензия със SBR | Първо смесете CNT с CMC разтвор; добавете SBR по-късно при ниска скорост |
| Бързо циклично разпадане и загуба на капацитет в анода | Недостатъчно добавяне на CNT за силициев-въглероден анод; счупена проводяща мрежа | Увеличете съотношението на CNT суха-основа; изберете високо-аспектно-съотношение, анод-специфична суспензия |
| Висок саморазряд-в листове катодни електроди | Прекомерни метални примеси в суспензията | Изберете продукти от производители със строг контрол на примесите; извършва щателна проверка на входящия материал |
Много фабрики, търсейки простота, използват един тип суспензия от CNT както за катод, така и за анод. Различните системи обаче имат различни дисперсанти и спецификации на примеси. Въпреки че проблемите може да не се появят първоначално, проблеми като само-разреждане и циклични аномалии се появяват по време на масовото производство. Shandong Tanfeng предоставя препоръки за избор на клас въз основа на химията на батерията на клиента, за да се избегнат производствени загуби от несъответстващи класове.
V. Препоръки за инспекция на входящия материал и изпитания на процеса
От решаващо значение е да се извърши проверка на входящите материали преди производството. Не разчитайте само на солидни спецификации на съдържанието. Комбинирайте тестове за финост, съпротивление и съвместимост в опити в малък-мащаб, за да потвърдите пригодността за вашето специфично оборудване за смесване, преди да преминете към производство.
При получаване на пробата от CNT проводима суспензия, първо проверете протокола от фабричните изпитвания, като обърнете внимание на твърдото съдържание, съдържанието на CNT, металните примеси и фиността.
Провеждайте-мащабни изпитания на течен тор, имитиращи процеса на производствена линия. Наблюдавайте за агломерация или флокулация и тествайте вискозитета на суспензията и съпротивлението на електродния лист.
След като електрохимичните тестове в малък{0}}мащаб преминат, постепенно преминете към пилотни изпитания и накрая до масово производство.
Следвайте изискванията за съхранение на производителя, като осигурите правилно запечатване и контрол на температурата, и старателно разбъркайте-суспензията преди употреба.
Shandong Tanfeng може да предостави пробни проби на кооперативни клиенти и предлага техническа поддръжка. Нашият екип може да посъветва относно последователностите на захранване, скоростите на разбъркване и продължителността на смесване, съобразени със съществуващото оборудване на клиента, като помага да се съкрати цикълът на отстраняване на грешки във формулата.
Приложението на CNT проводима суспензия в катодите и анодите на литиевите батерии не може да бъде обобщено. Катодите използват основно системи, базирани на NMP масло-, като се търсят ниски примеси и сравнително ниски нива на добавяне. Анодите използват предимно водни -системи, като силициев-въглеродните аноди отдават по-голямо значение на гъвкавата проводима мрежа, изградена от CNT. Изключително важно е да се избягва произволното смесване на различни степени на системата и стриктно да се контролира последователността на захранване и процеса на разбъркване. Изборът на подходяща CNT проводяща суспензия и комбинирането й с валидиране в малък-мащаб е единственият начин да се реализират напълно предимствата на CNT проводимостта. Shandong Tanfeng предлага цялостна продуктова матрица от специални CNT проводими суспензии както за катоди, така и за аноди, заедно с технологични решения, за да помогне на производителите на литиеви батерии да постигнат стабилно производство.