1. „Генетичните разлики“ между двата типа батерии
Въпреки че както твърдо-батериите, така и натриево-йонните батерии са в светлината на прожекторите като технологии за батерии от следващо-поколение, тяхната основна логика за изискване на CNTs е напълно различна.
Целта на твърдо{0}}батериите е „по-безопасна и с по-висока енергия“ - замяна на течни електролити с твърдо-електролити, за да се реши фундаментално проблемът с топлинния бегъл. Обаче компромисът-е лош контакт между повърхностите на твърдо-твърдо вещество и ниска ефективност на транспортиране на йони, които са най-големите пречки пред индустриализацията на твърдо-батериите.
Целта на натриево-йонните батерии е „по-евтини и по-устойчиви“ - ресурсите на натрий са изобилни и цената е много по-ниска от тази на лития. Компромисът-е, че йонният радиус на натрия е с 34% по-голям от този на лития, което прави интеркалирането и деинтеркалирането по-трудно. Освен това, присъщата електрическа проводимост на материалите е слаба, което води до присъща ниска енергийна плътност.
Различните "гени" на тези два вида батерии определят напълно различните роли, които CNT играят във всеки от тях.
2. Твърди -батерии: SWCNT са „ключов активиращ материал“
2.1 Три основни пречки на полупроводниковите-батерии
Преместването на твърдо{0}}батерии от лабораторията към масово производство е изправено пред три основни предизвикателства:
| Тясно място | Специфично проявление |
|---|---|
| Висок междуфазов импеданс | Недостатъчен контакт между твърд електролит и електрод; затруднен транспорт на йони |
| Ниска ефективност на транспортиране на йони/електрони | Липса на намокряне с течен електролит; непълна проводима мрежа |
| Лоша механична стабилност | Промените в обема по време на зареждане/разреждане водят до разделяне на повърхността |
2.2 Уникалната стойност на SWCNT
Изследване на Shandong Tanfeng показва, че SWCNT могат систематично да се справят с тези три пречки:
Първо, изграждане на три{0}}измерна проводяща мрежа.SWCNT имат едно{0}}измерна наноструктура и характеристики за балистичен електронен транспорт, с електропроводимост 1000 пъти по-голяма от тази на медта. Само с малко добавяне те могат да образуват три-измерна непрекъсната проводима мрежа в рамките на електрода, подобрявайки значително електронната проводимост на твърдо-батериите и намалявайки вътрешното съпротивление.
Второ, подобряване на междуфазния контакт.Високата гъвкавост на SWCNT им позволява да се приспособят плътно към междините в микро-мащаб между електрода и електролита, намалявайки загубите при контакт и ефективно понижавайки междуфазния импеданс.
Трето, разширяване на буферния обем.Базираните на силиций-аноди разширяват обема си до 300% по време на зареждане/разреждане, което лесно може да доведе до пулверизиране на частици и структурен колапс. SWCNT могат да образуват гъвкава поддържаща мрежа между силициевите частици, действайки като „нано-пружини“, за да абсорбират напрежението, да поддържат целостта на електродите и значително да подобрят живота на батерията.
2.3 Индустриално валидиране: Вече е приложено от Shandong Tanfeng
Големи местни компании, които изследват и разработват твърдо-/полу{1}}твърдо-батерии, са клиенти на Shandong Tanfeng. Компанията държи определен дял от доставките на CNT в областта на твърдо-батериите и доставя свързани продукти на множество задгранични производители на твърдо-батерии.
Основен извод:За твърдотелни-батерии SWCNT са „задължителни-притежания“, а не „приятни-за-имане.“
3. Натриево-йонни батерии: CNT са „подобрение на производителността“
3.1 Предизвикателството на проводимостта на натриево-йонните батерии
Материалите, използвани в натриево-йонните батерии, имат присъща слаба електрическа проводимост и ниска енергийна плътност. Следователно, те изискват по-добри проводими добавки, за да се адаптират съответно, намалявайки заетостта на пространството, увеличавайки обемната енергийна плътност и образувайки ефективна проводима мрежа.
Академичните изследвания също потвърдиха важното приложение на CNT в натриево-йонни батерии. Въглеродните материали, с тяхната висока електропроводимост, структурно разнообразие и ниска цена, са широко изследвани за използване като аноди в натриево-йонни батерии. CNT, със своята висока специфична повърхност и отлични електрохимични характеристики, привлякоха значително внимание в областта на натриево-йонните батерии.
3.2 Основни изисквания за натриево-йонни батерии за CNT
За разлика от твърдо{0}}батериите, изискванията на натриево-йонните батерии за CNT се отразяват главно в следните аспекти:
| Измерение на изискването | Специфично съдържание |
|---|---|
| Изграждане на проводима мрежа | Компенсира присъщата слаба електрическа проводимост на материалите |
| Подобряване на способността за скорост | Подобрява кинетиката на интеркалиране/деинтеркалиране на натриеви йони |
| Компенсация на енергийната плътност | Постига по-висок капацитет в ограничено пространство |
Големи производители, които понастоящем проучват натриево-йонни батерии, са клиенти на компанията и някои клиенти вече са използвали SWCNT продуктите на компанията в своите програми за научноизследователска и развойна дейност на натриеви батерии.
Това означава, че дори за маршрута на натриево-йонна батерия с „ниска-цена, решенията от висок-клас също изискват високо-производителни SWCNT, за да ги поддържат.
4. Сравнение на използването: Интензивност на търсенето на CNT в различни системи
Двата сценария на приложение на силициеви-въглеродни аноди и високо-никелови тройни катоди имат по-високи изисквания за производителност и следователно изискват по-големи количества CNT.
Логиката зад тази оценка е ясна:
Твърдо{0}}батериивключват сложни проблеми като твърди-твърди интерфейси и разширяване на обема, което води до най-висок интензитет на търсенето на CNT (особено SWCNT).
Натриево-йонни батерии, въпреки че изисква CNTs за подобряване на проводимостта, има цялостни изисквания за ефективност, които са по-малко строги от тези за силициеви-въглеродни аноди и високо-никелови троични катоди и следователно изискват относително по-малки количества.
От гледна точка на технологичната пътна карта и въз основа на фундаменталните характеристики на материалите, технологичните маршрути с високи изисквания за производителност, като твърдотелни-батерии, ще имат по-голямо търсене на SWCNT продукти.
5. Ръководство за избор: Една таблица за разбиране на вашия избор
| Тип батерия | Основно предизвикателство | Роля на CNT | Препоръчителен тип | Тенденция на използване |
|---|---|---|---|---|
| Твърдо-състояние | Висок междуфазов импеданс, лош плътен{0}}твърд контакт | Изграждане на проводима мрежа, разширяване на обема на буфера, подобряване на интерфейса | Предимно SWCNT | Голямо търсене, непрекъснато нарастващо |
| Полу{0}}твърдо-състояние | Стабилност на повърхността | Същото като-твърдо състояние, с малко по-ниски изисквания | SWCNT + MWCNT хибрид | Сравнително голямо търсене |
| Натриев{0}}йон | Слаба проводимост, ниска енергийна плътност | Подобрете ефективността на проводимата мрежа | Предимно SWCNTs (за висок-клас) | Умерен, растящ с индустриализацията |
| Конвенционален литиево-йонен | Замяна на проводяща добавка | Заменете саждите, подобрете скоростта | Предимно MWCNT | Стабилен растеж |
Резюме в едно изречение:
Твърдо{0}}батерии:SWCNT са от съществено значение, с висока употреба и силно търсене.
Натриево-йонни батерии:CNT (особено SWCNT) са необходими за подобряване на производителността, но необходимото количество е относително по-малко.
6. Предимства на Shandong Tanfeng
Като професионален производител на CNT, нашата цялостна организация в областта на твърдо{0}}батериите и натриево-йонните батерии предлага следните предимства:
Първо, пълно покритие на продуктовата линия.Ние доставяме както SWCNT, така и MWCNT продукти, отговаряйки на нуждите на различни технологични пътища, като твърдо-батерии, полу-твърдо-батерии и натриево-йонни батерии.
Второ, водещо валидиране на индустриализацията.Нашите SWCNT продукти са взети проби от множество водещи компании за твърди-батерии и натриево-йонни батерии. Някои вече са постигнали малки-доставки на партиди и нашият напредък при валидирането на клиенти е водещ.
Трето, осигуряване на производствен капацитет.С непрекъснатото разширяване на производствения ни капацитет на SWCNT можем да предоставим на клиентите стабилни партидни -мащабни доставки на продукти, предлагайки материална гаранция за индустриализацията на твърдо-батерии и натриево-йонни батерии.
Четвърто, техническа поддръжка на приложението.Обръщайки внимание на специалните нужди на твърдотелни-батерии и натриево-йонни батерии, ние предоставяме цялостна техническа поддръжка-от процеси на диспергиране и оптимизиране на формулировката до тестване на клетки-като помагаме на клиентите бързо да завършат интегрирането на материала.
В момента нашите CNT продукти се използват широко в нови енергийни превозни средства, съхранение на енергия, потребителска електроника и други области. Тъй като индустриализацията на твърдо-батериите и натриево-йонните батерии се ускорява, ние очакваме с нетърпение да си сътрудничим с повече клиенти, за да ускорим внедряването на технологии за батерии от следващо-поколение.