У процесі змішування суспензії літієвої батареї провідна суспензія CNT стала основною електропровідною добавкою. Процеси нанесення, співвідношення додавання та вимоги до дисперсії суспензії CNT значно відрізняються між катодними та анодними системами. Багато заводів з переробки літієвих батарей просто застосовують однакові параметри живлення для обох, що може призвести до таких проблем, як високий внутрішній опір листів електродів, аномальна реологія суспензії та нестандартний термін служби. Уточнення різних логік застосування катодів і анодів і їх узгодження з відповідними сортами суспензії є ключовим для повного використання переваг-провідної мережі великого радіусу дії ВНТ. Shandong Tanfeng зосереджується на дослідженні та розробці та виробництві провідних суспензій CNT для літієвих батарей, розробляючи спеціальні продукти для катодів і анодів, щоб допомогти виробникам акумуляторів спростити процеси виготовлення суспензій-і стабілізувати електрохімічні характеристики електродів.
I. Основні відмінності застосування катодів і анодів
Електропровідна суспензія CNT для катодів зосереджена на створенні провідних шляхів за низьких рівнів додавання, що підходить для систем на основі олії -NMP. Застосування анодів поділяються на аноди на основі графіту та аноди на основі-кремнію, сумісні з процесами на основі-олії та-води. Аноди на основі -кремнію пред’являють вищі вимоги до співвідношення сторін CNT і міцності суспензії. Один і той самий сорт суспензії не повинен використовуватися як взаємозамінний.
Катодні активні матеріали мають високу щільність ущільнення. Провідний агент насамперед заповнює проміжки між частинками, щоб придушити зростання внутрішнього опору. Окрім провідності, анод також має буферизувати розширення об’єму матеріалу, особливо для кремнієвих-анодів, де ВНТ мають утворювати гнучку взаємопов’язану мережу, щоб запобігти розриву провідних шляхів. Ключові параметри для різних сценаріїв такі:
| Сценарій застосування | Загальна система розчинників | Додавання сухої основи CNT | Основна мета | Загальні ризики | Довідкова основа |
|---|---|---|---|---|---|
| NCM (потрійний) катод | На основі олії-NMP | 0.2%‑0.6% | Низькі побічні реакції, рівномірне розпилення, відсутність впливу на ущільнення | Агломерація, що викликає чорні плями на електродах, високий імпеданс | Посібник із застосування струмопровідного агента для літієвих батарей |
| Катод LFP | На основі олії-NMP | 0.3%‑0.8% | Поліпшення контакту частинок, підвищення продуктивності | Великі коливання в'язкості суспензії, нестабільна поверхнева щільність покриття | GB/T 33818-2017 |
| Звичайний графітовий анод | На водній-основі | 0.15%‑0.4% | Зменшити внутрішній опір анода, покращити циклічність | Ризик літієвого покриття через погану дисперсію | Статистичні дані виробничої лінії |
| Кремнієвий-вуглецевий композитний анод | Сумісний з водою/NMP | 0.4%‑1.0% | Гнучка провідна мережа, витримує розширення обсягу | Швидкий циклічний розпад через недостатню кількість ВНТ | Лабораторія та пілотні дані силової батареї |
Shandong Tanfeng поділяє продукти для різних сценаріїв. Серія FB розроблена для катодів на масляній- основі із суворим контролем домішок для зменшення побічної реакції акумулятора. Серія FB-на основі води підходить для графітових і кремнієвих-вуглецевих анодів, пропонуючи гарну стабільність дисперсії та адаптуючись до середовищ-утворення водної суспензії, тому клієнтам не потрібно постійно налаштовувати процеси дисперсії.
II. Як використовувати провідну суспензію CNT в катодах літієвих батарей
Для використання катода провідну суспензію CNT бажано додавати за допомогою попереднього-методу змішування, а не сухого-змішування безпосередньо з активними порошками. Основна увага зосереджена на контролі тонкості суспензії та вмісту домішок відповідно до-умов роботи високовольтного катода.
Виробництво катодів здебільшого використовує систему розчинників NMP. Стандартна операційна процедура така:
Повністю розчиніть сполучний PVDF у NMP, щоб приготувати розчин сполучного.
Додайте електропровідну суспензію CNT і перемішайте на низькій швидкості для попереднього-змішування, дозволяючи CNT спочатку диспергувати в сполучному розчині.
Послідовно додайте катодний активний матеріал і провідний агент сажі, а потім збільште швидкість перемішування для високо-швидкісної дисперсії.
Коли в’язкість і тонкість стануть відповідати стандартам, відфільтруйте суспензію та передайте її в процес нанесення покриття.
Ключові операційні моменти:
Не вливайте електропровідну суспензію CNT безпосередньо в сухі порошки з високим-твердим-вмістом, оскільки це може легко спричинити агломерати.
Для систем NCM суворо контролюйте металеві домішки, щоб запобігти само-розряду акумулятора. Спеціальна катодна суспензія Shandong Tanfeng- суворо контролює металеві домішки, такі як залізо та мідь, проходячи багато-етапну очистку та фільтрацію перед транспортуванням.
Для систем LFP використання ВНТ у поєднанні з технічним вуглецем може збалансувати продуктивність і вартість, даючи кращі результати, ніж використання лише технічного вуглецю.
Заводські відгуки вказують на те, що деякі компанії додають суспензію CNT занадто пізно в процесі або у високошвидкісні змішувальні резервуари з недостатнім часом змішування. Це призводить до неповного розплутування ВНТ, що призводить до локально високого імпедансу на листі електрода та падіння напруги під час тестування швидкості. Необхідно скоригувати послідовність годування.
III. Як використовувати провідну суспензію CNT в анодах літієвих батарей
Як графітові, так і кремнієві -вуглецеві аноди можуть використовувати провідну суспензію CNT. Аноди на водній- основі є основними. Послідовність подачі має мати пріоритет на попередньому-змішуванні з розчином сполучного CMC. Для кремнієвих-вуглецевих анодів додавання сухої-основи має бути відповідно збільшено, і слід звернути увагу на реологію та еластичність суспензії.
Стандартний процес виготовлення-суспензії для графітових анодів-на водній основі:
Розчиніть CMC у чистій воді, щоб приготувати розчин сполучного.
Додайте провідну суспензію CNT і перемішайте на низькій швидкості до однорідності.
Додайте графіт/кремній-вуглецевий активний матеріал і електропровідну сажу, а потім виконайте високо-дисперсію.
Нарешті додайте сполучну SBR і перемішайте на низькій швидкості, щоб відрегулювати в’язкість, завершуючи приготування анодної суспензії.
Деталі критичного процесу:
Латекс SBR не слід змішувати з електропровідною суспензією CNT на високій швидкості протягом тривалого часу, оскільки це може спричинити деемульгацію. Його слід додавати в кінці процесу на низькій швидкості.
Додавання сухої-основи для звичайних графітових анодів не обов’язково має бути надто високим. Передозування може зменшити пропорцію сполучного, що призведе до осипання порошку з листів електродів.
Кремнієві матеріали в кремнієвих-вугільних анодах демонструють велике розширення. Вони покладаються на з’єднання CNT для формування гнучкої мережі. Тому додана кількість вища, ніж для звичайних графітових анодів за аналогічних умов.
Провідний шлам CNT на водній-основі Shandong Tanfeng FB сумісний із анодними системами-на водній основі та демонструє хорошу сумісність із CMC та SBR із мінімальним ризиком флокуляції. Багато виробників кремнієвих-вугільних анодів безпосередньо використовують цей сорт, скорочуючи час розробки рецептури.
IV. Поширені підводні камені під час використання провідної суміші CNT для катодів і анодів
Неправильне змішування сортів, використання неправильної послідовності подачі та сліпо збільшення доданої кількості є трьома найпоширенішими проблемами при нанесенні суспензії CNT на катоди та аноди. Це може безпосередньо спричинити неправильну роботу шламу та акумулятора.
| Проблемні явища | Основна причина | Заходи протидії |
|---|---|---|
| Дрібні частинки/чорні плями в катодній суспензії | Використання суспензії аноду-для катодів; несумісна диспергаторна система; недостатній час змішування під час годування | Перейти до катодної-суспензії; оптимізувати процедуру-попереднього змішування; збільшити екранування фільтрації |
| Флокуляція та агломерація в анодній суспензії-на основі води | Пряме високошвидкісне-змішування суспензії CNT із SBR | Спочатку попередньо змішайте CNT з розчином CMC; додайте SBR пізніше на низькій швидкості |
| Швидкий циклічний розпад і втрата ємності в аноді | Недостатнє додавання CNT для кремнієвого -вугільного анода; порушена провідна мережа | Збільшити коефіцієнт CNT на суху-основу; вибрати високий-формат-співвідношення, анодний-спеціальний шлам |
| Високий саморозряд-у листах катодного електрода | Надлишок металевих домішок у шламі | Вибирайте продукцію виробників з суворим контролем домішок; провести ретельний вхідний контроль матеріалів |
Багато заводів, шукаючи простоти, використовують один тип суспензії CNT як для катода, так і для анода. Однак різні системи мають різні диспергатори та характеристики домішок. Хоча проблеми можуть не виникати спочатку, такі проблеми, як само-розряд і аномалії циклу, виникають під час масового виробництва. Shandong Tanfeng надає рекомендації щодо вибору сорту на основі хімічного складу батареї замовника, щоб уникнути втрат виробництва через невідповідність сортів.
V. Рекомендації щодо перевірки вхідного матеріалу та випробувань процесу
Вкрай важливо провести перевірку вхідних матеріалів перед виробництвом. Не покладайтеся лише на надійні характеристики вмісту. Поєднайте випробування тонкості, питомого опору та сумісності в невеликих-масштабних випробуваннях, щоб підтвердити придатність для вашого конкретного змішувального обладнання перед масштабуванням виробництва.
Отримавши зразок електропровідної суспензії CNT, спочатку перевірте протокол заводських випробувань, звернувши увагу на вміст твердих речовин, вміст CNT, металеві домішки та тонкість.
Проводьте невеликі-випробування гною, імітуючи процес виробництва. Спостерігайте за агломерацією або флокуляцією та перевіряйте в'язкість суспензії та питомий опір електродного листа.
Після того, як невеликі-електрохімічні випробування пройдені, поступово перейдіть до пілотних випробувань і, нарешті, до масового виробництва.
Дотримуйтесь вимог виробника щодо зберігання, забезпечуючи належну герметизацію та контроль температури, а також ретельно перемішайте суспензію -перед використанням.
Shandong Tanfeng може надати пробні зразки кооперативним клієнтам і пропонує технічну підтримку. Наша команда може порадити щодо послідовності подачі, швидкості перемішування та тривалості змішування відповідно до наявного обладнання клієнта, допомагаючи скоротити цикл налагодження рецептури.
Застосування провідної суспензії CNT в катодах і анодах літієвих батарей не можна узагальнити. У катодах переважно використовуються системи на основі NMP-олії, які потребують низького вмісту домішок і відносно низьких рівнів додавання. Для анодів переважно використовуються системи на основі-води, а кремнієві-вуглецеві аноди надають більшого значення гнучкій провідній мережі, створеній CNT. Важливо уникати довільного змішування різних сортів системи та суворо контролювати послідовність подачі та процес перемішування. Вибір відповідного провідного шламу CNT і поєднання його з невеликою-валідацією — єдиний спосіб повністю реалізувати переваги провідності CNT. Shandong Tanfeng пропонує комплексну матрицю продукції, що включає провідні суспензії CNT як для катодів, так і для анодів, а також технологічні рішення, щоб допомогти виробникам літієвих батарей досягти стабільного виробництва.