На виробництві літієвих батарей багато інженерів стикалися з провідною суспензією вуглецевих нанотрубок, яка осідала на дні ствола після зберігання. Багато хто прямо визнає гною неефективним. Однак виникнення осідання стримується багатьма факторами: середовищем зберігання, складом суспензії та процесом диспергування. Розуміння циклу осідання та методів тестування на стабільність допомагає фабрикам із виробництва акумуляторів контролювати якість вхідного матеріалу та зменшувати виробничі ризики, такі як погана провідність електродів і проблеми з терміном служби. Компанія Shandong Tanfeng, яка бере активну участь у дослідженнях і розробках і виробництві електропровідних суспензій CNT, зробила значні ітерації в рецептурах і процесах для вирішення проблем зберігання, надаючи компаніям літієвих батарей настроювані суспензії, що відрізняються контрольованою стабільністю.
I. Скільки часу зазвичай потрібно для осідання провідної суміші вуглецевих нанотрубок?
Кваліфікована провідна суспензія вуглецевих нанотрубок не обов’язково осідає у фіксований момент часу. У герметичних, кімнатній-температурі та-світлонепроникних умовах звичайні комерційні суспензії на основі NMP-можуть дещо пом’якшитися через 2-3 місяці; високо-оптимізовані версії можуть залишатися стабільними лише з невеликим розшаруванням протягом 4-6 місяців. Високі температури, цикли заморожування-розморожування та відкриття контейнера значно скоротять стабільний період.
ВНТ мають високе співвідношення сторін. За довготривалих-статичних умов наночастинки схильні до осідання через гравітацію. Осадження класифікується на м’яке осідання (можна відновити повторним-перемішуванням) і жорстке осадження (агломероване, неможливе повторне-диспергування), які мають абсолютно різний вплив на виробництво. Температура зберігання є критичною змінною. Підвищення температури знижує в'язкість розчинника, інтенсифікує рух частинок і прискорює осідання. Низькотемпературні цикли-заморожування-відтавання можуть пошкодити адсорбційний шар диспергатора, безпосередньо спричиняючи незворотне тверде осадження.
| Тип гною | Умови зберігання | Час для першого невеликого м’якого осідання | Період ризику жорсткого осадження | Довідкова основа |
|---|---|---|---|---|
| Звичайна провідна суспензія CNT-на основі NMP | 10-30 градусів, герметичний, темний | 60-90 днів | >120 днів | GB/T 33818-2017, загальні галузеві умови |
| Високо{0}}стабільний шлам NMP (серія Shandong Tanfeng TF) | 10-30 градусів, герметичний, темний | 120-180 днів | >210 днів | Дані виробника про старіння партії |
| Провідна суспензія CNT на-водній основі | 10-25 градусів, герметичний, темний | 45-75 днів | >90 днів | Промислове тестування суспензій на основі води-літієвої батареї |
| Будь-яка система, відкрита/Контакт з повітрям | 10-30 градусів | 7-15 днів | Близько 30 днів | Статистика із заводських сайтів надходження матеріалів |
| Висока-температура зберігання 45 градусів | Запечатаний | 7-20 днів | Протягом 45 днів | Дані тесту на прискорене старіння |
Фабричний приклад:Фабрика з виробництва акумуляторів у Шаньдуні придбала звичайну електропровідну суспензію CNT. Влітку на складі був відсутній температурний контроль, температура постійно сягала 42-48 градусів. Після 40 днів зберігання на дні бочок з'явився густий осад. Після повторного перемішування частинки залишилися, що призвело до того, що невелика партія листів електродів була списана через чорні плями. Згодом вони перейшли на шлам серії FB від Shandong Tanfeng. За тих самих складських умов через 90 днів зверху з’явився лише невеликий прозорий рідкий шар, а після 30 хвилин перемішування суспензія знову стала однорідною, без сильного осаду.
II. Які фактори прискорюють осідання провідної суспензії вуглецевих нанотрубок?
Якість дисперсії самої суспензії, температура та вологість зберігання, цілісність ущільнення упаковки та вібрація під час транспортування є чотирма основними факторами, що прискорюють осідання електропровідної суспензії CNT. Серед них осідання, викликане дефектами процесу дисперсії, є проблемою якості продукту.
Рівень дисперсії та складу:Якщо ВНТ не роз’єднані належним чином і містять багато великих агломератів, ці більші агрегати мають більшу власну -вагу, і швидкість осідання зростає експоненціально. Якщо тип диспергатора погано підібраний, захисний адсорбційний шар на поверхні CNT відшаровується, частинки повторно -агломеруються та швидко утворюють тверді осади. Shandong Tanfeng контролює ступінь розшарування CNT під час виробництва, суворо обмежує частку великих агломератів і узгоджує диспергатор із системою розчинників шляхом налагодження, зменшуючи ризик осідання з джерела.
Коливання температури зберігання:Температури вище 35 градусів знижують в'язкість розчинника та послаблюють ефекти стеричної стабілізації. Температура нижче 5 градусів може спричинити цикли замерзання-відтавання, безпосередньо порушуючи дисперсійну систему. Для суспензій на водній-основі та-на основі NMP слід уникати чергування гарячих і холодних середовищ.
Упаковка та герметизація:Погано герметичні кришки бочок дозволяють розчиннику NMP випаровуватися, локально різко збільшуючи вміст твердої речовини, що може легко спричинити локальну агломерацію та осідання. Суспензії на водній- основі, що піддаються впливу повітря, також можуть поглинати вологу та забруднюватися домішками.
Умови транспортування:Сильні вібрації під час-транспортування на великі відстані можуть порушити слабку мережу гелю всередині суспензії. Після надходження рідина може швидше розшаровуватися та осідати. Рекомендується не відкривати бочки відразу після прибуття; дайте їм постояти протягом 24 годин перед-перемішуванням і використанням.
III. Які загальні методи перевірки стабільності провідної суспензії вуглецевих нанотрубок?
У промисловості методи поділяються на довгострокові-статичні спостереження та прискорені тести моделювання. Для приймання вхідного матеріалу перевагою є статичне спостереження плюс скринінг відцентрового прискорення. Для-поглибленої лабораторної оцінки використовуються УФ-Вид спектроскопія та реологічні тести. Поєднання кількох методів є важливим для повної оцінки стабільності суспензії при зберіганні; одного візуального огляду недостатньо.
| Метод випробування | Короткий опис | Переваги | Обмеження | Сценарії застосування |
|---|---|---|---|---|
| Статичне спостереження кімнатної температури | Закрийте суспензію, зберігайте при температурі 10-30 градусів, періодично записуйте висоту супернатанту та товщину осаду. | Імітує реальні умови зберігання; результати мають високе еталонне значення. | Тривалий цикл тестування (десятки днів). | Заводське калібрування продукту при відвантаженні; заводські вхідні випробування на збереження матеріалу. |
| Тест на відсадження відцентрового прискорення | Центрифугуйте з фіксованою швидкістю/часом, спостерігайте за стратифікацією, виявляйте вміст CNT у супернатанті. | Короткий цикл випробувань (годин), імітує ефекти тривалого-зберігання. | Прискорений еквівалент; не може прямо прирівнюватися до фактичних днів зберігання. | Швидка перевірка вхідного матеріалу; порівняння рецептур. |
| Спектрофотометрія UV-Vis | Перевірте абсорбцію супернатанту після центрифугування, щоб розрахувати швидкість утримання CNT. | Визначає ступінь осідання, усуваючи суб'єктивне візуальне судження. | Вимагає контрольно-вимірювального обладнання та високої стандартизації експлуатації. | НДДКР; поглиблена-оцінка сторонніми-інституціями тестування. |
| Тест реологічної ефективності | Вимірюйте зміни межі текучості та в’язкості суспензії з часом. | Вказує на міцність анти{0}}осідаючої мережі суспензії; передбачає довгострокову-стабільність. | висока вартість інструменту; рідше використовується для заводських перевірок вхідних матеріалів. | Розробка продукту; простежуваність стабільності партії. |
Основні галузеві еталонні стандарти включають GB/T 33818-2017 «Провідна суспензія вуглецевих нанотрубок» і ISO/TS 19808:2020 «Нанотехнології - Методи випробування суспензій наночастинок – Специфікація». Shandong Tanfeng проводить 7-денний тест на прискорене старіння при 60 градусах для кожної партії електропровідної суспензії CNT перед випуском. Відвантажуються тільки партії, що відповідають нормам розшарування і відстоювання, що забезпечує стабільну якість протягом терміну зберігання замовника.
IV. Якщо відбувається осідання, чи можна провідну суспензію вуглецевих нанотрубок використовувати для змішування?
Якщо він трохи м’яко осідає, продуктивність загалом не змінюється після ретельного-перемішування, і його можна використовувати як звичайно. Якщо присутній твердий осад, який неможливо перемішати, це означає, що дисперсійна система порушена, і суспензію не можна використовувати безпосередньо в змішувальних резервуарах, оскільки це може легко спричинити дефекти електродів.
Поширені помилки на багатьох фабриках включають злам цілої бочки, побачивши невеликі нашарування, що призводить до матеріальних відходів, або примусове використання шламу з твердим осадом на дні, що спричиняє приховані проблеми з якістю, такі як пробоїни в електродах, погана провідність мереж і швидкий розпад батареї.
Етапи практичного судження:
Відкривши барабан, спостерігайте. Якщо зверху лише тонкий шар прозорої рідини, а осад на дні м’який, то через 20-30 хвилин перемішування каша стає візуально однорідною без зернистих грудочок – це м’який осад, і його можна використовувати.
Якщо на дні утворилися тверді грудки і частки залишаються навіть після тривалого перемішування, це твердий осад. Система скомпрометована і не рекомендована до використання.
Якщо ви не впевнені щодо стану, візьміть зразок, щоб перевірити питомий опір і тонкість. Порівняйте результати зі звітом про відвантаження. Якщо відхилення є значним, викидайте партію безпосередньо.
У технічних інструкціях Shandong Tanfeng для клієнтів чітко рекомендовано ретельно -перемішати всю бочку перед відбором зразків для використання. Навіть якщо під час зберігання відбувається незначне м’яке осідання, суспензія все одно може досягти запланованого провідного ефекту після належного -перемішування, допомагаючи клієнтам ефективно використовувати матеріал.
V. Як заводи можуть уповільнити осідання провідного шламу з вуглецевих нанотрубок?
Контроль температури зберігання, забезпечення належної герметизації, повторне-перемішування після надходження та дотримання принципу--перший{3}}вийшов (FIFO) може ефективно уповільнити осідання провідного шламу CNT і зменшити аномальні відходи.
Підтримуйте температуру на складі 10-30 градусів, уникайте прямих сонячних променів, тримайтеся подалі від джерел тепла, охолоджуйте склад влітку та уникайте штабелювання в місцях з високою температурою.
Тримайте кришки бочок щільно закритими під час зберігання, щоб мінімізувати випаровування розчинника та контакт повітря.
Залиште товар на 24 години після прибуття. Перед використанням перемішайте весь барабан; не знімайте безпосередньо верхній шар.
Застосуйте систему FIFO (First-In, First{1}}Out) і прагніть споживати продукт протягом рекомендованого терміну придатності.
Зберігайте зразок із вхідних матеріалів і проведіть паралельний статичний тест на відстоювання для відстеження, якщо пізніше виникнуть проблеми.
Осідання провідної суспензії вуглецевих нанотрубок не є неминучим явищем у фіксований час. Вирішальними факторами є температура зберігання та власна якість дисперсії суспензії. М’яке осідання є фізичним явищем, і суспензію можна використовувати після повторного -перемішування. Жорстке осадження вказує на несправність суспензії. Тестування стабільності не повинно покладатися виключно на візуальне спостереження, але повинно поєднувати такі методи, як статичне спостереження та відцентрове прискорення для комплексної оцінки. Вибір електропровідного шламу CNT, який вже пройшов перевірку старіння на стадії виробництва, може значно знизити ризик осідання під час зберігання на складі для клієнта. Shandong Tanfeng може надати відповідні сорти гною та допоміжні технічні послуги, адаптовані до конкретних умов зберігання на складі клієнта.