Проводима суспензия от-въглеродни нанотръби с една стена: Как да избирате между суспензии на-водна{1}}основа и NMP маслена-суспензия?

По време на процеса на избор на материал за литиеви батерии, много инженери в областта на научноизследователската и развойната дейност се борят с избора на система от разтворители за SWCNT проводима суспензия. Въпреки че производителността на въглеродните нанотръби е подобна между версиите, базирани на-вода и NMP масло-, техните диспергиращи системи, съвместимост и условия на обработка се различават значително. Изборът на грешна система може да доведе до проблеми като флокулация на суспензия, повреда на дисперсията и рязко нарастване на импеданса на електродите по време на масовото производство. Изясняването на приложимите граници на двата типа суспензия и съпоставянето им със съществуващия процес на смесване във фабриката е от съществено значение за пълното използване на основните предимства на SWCNT: висока проводимост и ниски нива на добавяне. Shandong Tanfeng може да достави SWCNT суспензии както на водна основа, така и на базата на NMP масло- и е завършил корекциите на формулировката за различни системи за смесване, за да помогне на производителите на литиеви батерии да намалят разходите за пробни-и{-грешки.

I. Сравнение на основния индикатор: суспензия на водна-спрямо NMP маслена-суспензия

Основната разлика между SWCNT суспензии на водна{0}}основа и NMP маслена-суспензия се крие в диспергатора и носителя на разтворителя. Докато проводимостта на CNT е сходна, тяхната съвместимост със свързващи вещества и активни материали е напълно различна. Смесването или употребата между-системи е строго забранено.

SWCNT имат изключително фини диаметри и са силно склонни към агломерация. Суспензиите на-базирана и на маслена- основа използват напълно различни повърхностни модификации и диспергиращи системи, за да отговарят на несъвместимите среди на смесване на вода и NMP. Смесването им вероятно ще причини утаяване на диспергиращи вещества и широко{4}}агломерация на CNT. Въз основа на стандарта GB/T 33818-2017 за проводими суспензии от въглеродни нанотръби, сравненията на ключови индикатори са както следва:

Shandong Tanfeng произвежда тези два вида SWCNT проводими суспензии в отделни производствени линии, за да избегне кръстосано -замърсяване. Всяка партида се подлага на проверка за съвместимост, за да се осигури адекватно разплитане на CNT в рамките на съответната система и да се намали рискът от агломерация.

II. Подходящи системи и точки на приложение за SWCNT проводима суспензия на основата на NMP масло-

Проводимата суспензия SWCNT на базата на NMP-масло е подходяща само за системи за смесване на разтворители на NMP-, предимно за катоди на литиеви батерии. Не може да се използва в анодни суспензии-на водна основа. Процесът на захранване трябва да включва предварително-смесване с PVDF свързващ разтвор.

Суспензията SWCNT на базата на масло използва NMP като носител с дисперсанти, които са стабилно разтворими в NMP и предлагат отлична съвместимост с PVDF свързващо вещество.Основни сценарии на приложение:Високо-никелови NCM катоди, високо-катодни системи и маслени-катодни състави, изискващи изключително ниско добавяне на проводящ агент.

Стандартна процедура за смесване:

Разтворете напълно PVDF в NMP разтворител, за да приготвите еднороден свързващ разтвор.

Добавете суспензията на базата на масло -SWCNT NMP и предварително-смесете при ниска скорост, позволявайки на CNTs да се диспергират напълно в средата на свързващия разтвор.

Добавете катодния активен материал и други проводими агенти, като постепенно увеличавате скоростта на дисперсия.

След преминаване на проверките за финост и вискозитет, филтрирайте и преминете към процеса на нанасяне на покритие.

Предпазни мерки при производството:

Строго забранете добавянето на суспензия от SWCNT на основата на NMP-масло директно в суспензии на-водна основа; това ще предизвика незабавна флокулация и агломерация.

SWCNT са чувствителни към условията на дисперсия. Не се препоръчва хранене със сух прах; етапът на предварително-смесване е от съществено значение.

Осигурете добра вентилация на работилницата и контролирайте дрейфа на твърдото съдържание, причинен от изпаряването на NMP разтворителя.

Фабричен казус:Компания за високо-никелови батерии NCM първоначално погрешно използва-водна SWCNT проводима суспензия в своята NMP катодна система. В суспензията се появи видим флокулентен материал, което доведе до масово отхвърляне на електродния лист поради черни петна. След преминаване към SWCNT проводяща суспензия на базата на NMP масло-SWCNT и следване на процеса на предварително-смесване импедансът на електрода отговаря на стандартите и процентът на дефектите се връща към нормалното.

III. Подходящи системи и точки на приложение за проводима суспензия SWCNT на водна- основа

SWCNT проводяща суспензия на водна- основа е специално за водно смесване, използвана най-вече в анодите на литиевите батерии. Не е подходящо за катодни системи, базирани на NMP масло-. Процесът изисква първоначално смесване с CMC свързващ разтвор, като SBR свързващото вещество се добавя по-късно.

SWCNT суспензия на водна- основа използва чиста вода като среда с дисперсанти, адаптирани към водната среда. Той е предимно за графитни аноди и високо-силиций-съдържание на силиций-въглеродни аноди, в съответствие с настоящата тенденция към екологично чисти анодни процеси-базирани на вода.

Основни сценарии на приложение:Висок-силициеви-въглеродни аноди, бързо-зареждащи се графитни аноди и микро-аноди за батерии.

Стандартна процедура за смесване:

Разтворете CMC в дейонизирана вода, за да приготвите еднороден свързващ разтвор.

Добавете проводящата суспензия SWCNT на водна- основа и предварително-разпръснете при ниска скорост.

Добавете активния прах от графит/силиций-въглерод и спомагателни проводими агенти, след което разпръснете с висока скорост.

Накрая добавете SBR латекса при ниска скорост и регулирайте вискозитета, за да завършите подготовката на суспензията.

Предпазни мерки при производството:

SBR не трябва да се смесва с водна{0}}суспензия SWCNT при висока скорост за дълго време, тъй като това може да причини деемулгиране на латекс.

Строго избягвайте замразяване при ниска{0}}температура по време на съхранение; циклите на замразяване-размразяване увреждат необратимо дисперсионната система.

Не допускайте замърсяване със суспензия на базата на масло -NMP, тъй като това ще причини флокулация.

SWCNT проводящата суспензия на Shandong Tanfeng-на водна основа е модифицирана и оптимизирана за силициеви-въглеродни аноди. Той може да поддържа CNT мостовата мрежа дори при многократно разширяване и свиване на силициеви частици, като помага на клетката да поддържа стабилен жизнен цикъл.

IV. Основни измерения за преценка на избора

Основният критерий за избор е съществуващата във фабриката система за смесване на разтворители, последвана от това дали електродът е катод или анод. Производителността не може да се основава единствено на свойствата на CNT; дори и най-висококачествените SWCNTs ще се представят по-слабо, ако носителят на разтворителя е несъвместим.

Често срещано погрешно схващане:Някои специалисти по научноизследователска и развойна дейност вярват, че всяка SWCNT проводяща суспензия е универсална и просто сменят носителя на разтворителя или ги смесват директно. Това неизбежно води до флокулация на суспензията и дефекти на електродите. Дори ако CNT суровината е една и съща, диспергиращите системи за суспензии на-водна и-базирана основа са напълно различни и не поддържат кръстосана-употреба.

Ако една компания има нужда от разработване както на катоди, така и на аноди, Shandong Tanfeng може да предостави проби както от SWCNT проводими суспензии на базата на масло-, така и на{1}}вода за паралелни опити за сравнение в малък{2}}мащаб, намалявайки разходите за изпитания-и-за R&D-и-грешки.

V. Инспекция на входящия материал и препоръки за производствена практика

При получаване на проводима суспензия от SWCNT, в допълнение към съдържанието на твърдо вещество и съдържанието на CNT, тестът за съвместимост на формулировката в малък-мащаб е от съществено значение. Потвърдете съвместимостта с фабричните свързващи вещества, преди да преминете към пилотно и масово производство.

Проверете фабричния отчет на продукта, за да потвърдите дали е на водна-базирана или на NMP маслена-версия, за да избегнете неправилно извличане на материал в склада.

Съхранявайте в съответствие с посочените условия при пристигане и раз-разбъркайте старателно целия барабан преди употреба.

Дайте приоритет на лабораторни{0}}мащабни опити, наблюдение за флокулация или агломерация и тестване на фиността и електродното съпротивление.

След като електрохимичните показатели в малък{0}} мащаб са задоволителни, продължете с пилотна проверка и след това с масово производство.

Техническият екип на Shandong Tanfeng може да предостави справки за процеса, като скорост на разбъркване и продължителност-на предварително смесване, въз основа на съществуващата формула на клиента, за да съкрати цикъла на отстраняване на грешки.

Проводимите суспензии от SWCNT се разделят на типове NMP на маслена-базирана и на водна-базирана основа. Въпреки че производителността на CNT е подобна, дисперсантите и носителите на разтворителя са напълно независими и не могат да се смесват в различни системи. Суспензията SWCNT на базата на NMP масло- е подходяща за катодни системи, използващи смесване на NMP и PVDF свързващо вещество. Суспензията SWCNT на водна- основа е подходяща за анодни системи, използващи водно смесване и CMC-SBR свързващо вещество, най-често за силициеви-въглеродни аноди. Основният фактор за избор е съответствието на собствения разтворител за смесване и типа електрод на фабриката, последвано от проверка в малък{10}}мащаб. Shandong Tanfeng има възможности за масово производство както на водна{12}}, така и на маслена-базирана SWCNT проводяща суспензия, със строг контрол на примесите и стабилност на партидите и осигурява поддържаща технологична поддръжка за процес, за да подпомогне разработването на-проекти за батерии от висок клас.