Чи завжди вищий вміст твердих речовин краще для провідної пасти з вуглецевих нанотрубок?

Під час вибору провідних добавок для літієвих батарей провідна паста з вуглецевих нанотрубок є основним матеріалом для покращення електропровідної мережі та зменшення внутрішнього опору батареї. У багатьох розробників літієвих батарей виникає питання: чи завжди більший вміст твердих речовин краще для провідної пасти з вуглецевих нанотрубок? Багато покупців вважають, що високий вміст сухої речовини означає високу продуктивність, сліпо прагнучи до більш високих показників вмісту твердої речовини, але в реальному виробництві вони часто стикаються з такими проблемами, як в'язкість, що перевищує стандарти, агломерація та погане покриття. Вміст твердої речовини є лише одним із показників пасти; його не можна розглядати ізольовано від рівня дисперсії, процесу виробничої лінії та акумуляторної системи. Лише солідний вміст, який відповідає вашим власним умовам виробництва, є оптимальним рішенням.

1. Вищий вміст твердої речовини не завжди є кращим; Це має бути узгоджено із загальним процесом

Вміст твердої речовини в провідній пасті з вуглецевих нанотрубок не кращий, якщо він вищий. Обмежується процесом дисперсії, реологічними властивостями та наступним обладнанням для нанесення покриття, існує розумний діапазон. Натомість сліпа прагнення до високого вмісту твердих речовин призведе до зниження ресурсу батареї.

Самі вуглецеві нанотрубки мають велике співвідношення сторін і високу питому поверхню, що робить їх дуже схильними до заплутування та агломерації. Коли вміст твердої речовини перевищує порогове значення процесу, продовження збільшення вмісту твердої речовини призведе до експоненціального зростання в’язкості системи. Навіть якщо сам порошок CNT має відмінну якість, якщо процес дисперсії не встигає, заплутування CNT не може бути повністю розкрито в умовах високого вмісту твердих речовин, що призводить до великої кількості агломерованих частинок. Це проявляється у вигляді чорних плям і точкових отворів на листі електродів, що створює ризик мікро-короткого замикання акумулятора.

Згідно з даними випробувань індустрії провідних добавок для літієвих батарей, комерційний вміст твердої речовини в основній провідній пасті MWCNT на основі NMP-на ринку зосереджено в діапазоні 4%-8%; електропровідна паста CNT на водній основі здебільшого підтримується в діапазоні 2-5%; Електропровідна паста SWCNT, завдяки своїй вищій провідній ефективності, має нижчу ефективну кількість додавання CNT.

Компанія Shandong Tanfeng, яка має значний досвід виготовлення провідної пасти з CNT на замовлення, не рекомендує клієнтам продукти з над-високим-вмістом-твердої речовини. Замість цього, базуючись на обладнанні замовника для змішування, машині для нанесення покриття та системі анода/катода, він забезпечує розчин пасти, який синергетично відповідає вмісту твердої речовини, в’язкості та розміру частинок, уникаючи ризиків обробки, спричинених високим вмістом твердої речовини з джерела.

2. Основні переваги провідної пасти з CNT із високим-вмістом-твердої речовини

Кваліфікована провідна паста з високим-вмістом-твердої речовини CNT забезпечує основну цінність у трьох вимірах: зниження вартості, зменшення кількості розчинників і покращена ефективність змішування, що робить її придатною для-масштабних ліній виробництва літієвих батарей.

Зниження витрат на транспортування та зберігання:За тієї самої ефективної кількості CNT, що подається, паста з високим-вмістом-твердої речовини має меншу загальну масу продукту, зменшуючи логістику та тиск на зберігання через розчинник, з очевидною економічною перевагою для великих-об’ємних закупівель.

Зменшене використання розчинника та менше споживання енергії для сушіння:Під час змішування суспензії вводиться менше NMP або водного розчинника, кількість випаровування розчинника під час нанесення покриття та сушіння електродного листа зменшується, що знижує споживання енергії для сушіння та адаптується до виробничих потреб у зменшенні вуглецю.

Зручніше годування гною:Паста з високим-вмістом-твердої речовини має вищу частку ефективних ВНТ, що вимагає меншої кількості подачі в основні матеріали літієвої батареї, скорочує час змішування суспензії та зменшує вплив зовнішнього розчинника на розчинення систем катода та анода.

У наступній таблиці наведено кількісне порівняння переваг провідних паст CNT з різним вмістом твердих речовин:

Резюме:Переваги високого вмісту твердих речовин базуються на передумові, що дисперсія суспензії є кваліфікованою, а в’язкість можна контролювати. Якщо дисперсія не вдається, жодна з перерахованих вище переваг не може бути реалізована.

3. Основні недоліки та недоліки виробництва провідної пасти з CNT із високим-вмістом-твердої речовини

Провідна паста з CNT із високим -твердим-вмістом має вищий технічний поріг і схильна до таких проблем, як в’язкість, що виходить з-під контролю, знижена стабільність при зберіганні та різко зростає складність диспергування, що вимагає суворих матеріалів і виробничих процесів.

Вуглецеві нанотрубки мають велику питому поверхню. Коли вміст твердої речовини підвищується, відстань між молекулами ВНТ всередині системи зменшується, міжмолекулярні сили стають сильнішими, а реологічні властивості суспензії значно змінюються. Основні больові точки чотири:

Підвищення в'язкості та погіршення реологічних властивостей:Для тієї самої сировини CNT кожні 1-2 процентні пункти збільшення вмісту твердої речовини можуть призвести до збільшення в’язкості. Надмірна в’язкість може спричинити труднощі з перемішуванням на заводах з виробництва літієвих батарей, засмічення сіток фільтра під час фільтрації, а також погане вирівнювання та дефекти смуг під час нанесення покриття.

Знижена стабільність при зберіганні, схильність до гелеутворення та седиментації:У стані з високим-твердим-вмістом ВНТ більш схильні до вторинної агломерації. Після тривалого-зберігання відбувається гелеутворення та шарування, що вимагає-високої інтенсивності перемішування перед використанням. Неадекватне перемішування безпосередньо впливає на якість електродного листа.

Більш складне виготовлення:Щоб отримати якісну пасту з високим-вмістом-твердої речовини, потрібні спеціальні склади сировини з УНТ, спеціальні диспергатори та багато-процеси подрібнення зсувом. Звичайні виробничі процеси безпосереднього виготовлення пасти з високим-твердим-вмістом призведуть до великої кількості агломерації CNT і розміру частинок D90, що перевищує стандарти.

Нижня толерантність складу:Під час виробництва суспензії для акумуляторів, паста з високим-твердим-вмістом більш чутлива до температури, вологи та швидкості перемішування. Невеликі коливання процесу можуть вплинути на кінцеву продуктивність електродного листа.

Компанія Shandong Tanfeng оптимізувала процес для усунення недоліків пасти з високим -твердим-вмістом. Завдяки скринінгу сировини CNT, налаштованим дисперсійним системам і багато{3}}процесам гомогенізації під високим{4}}тиском він досягає вищого вмісту твердої речовини, зберігаючи в’язкість у прийнятному діапазоні та знижуючи ризик гелеутворення. Усі продукти проходять випробування на в’язкість, розмір частинок і стабільність седиментації перед відправленням, надаючи покупцям готову пасту, яку можна використовувати безпосередньо на машині, зменшуючи-витрати на налагодження на місці.

4. Як визначити, що ви підходите для стандартної чи високо-вмісту твердої-CNT провідної пасти

Основний вибір залежить від можливостей змішування виробничої лінії, обладнання для нанесення покриттів і акумуляторної системи, а не лише від вмісту твердої речовини. Пріоритетом є забезпечення продуктивності обробки на-машині.

Можна послатися на таку логіку вибору:

Великі заводи з виробництва акумуляторів і накопичувачів енергіїз достатньою потужністю резервуара для змішування та повними умовами тестування суспензії можна визначити пріоритетність оцінки кваліфікованої провідної пасти з CNT із високим-вмістом-твердої речовини, щоб реалізувати переваги зниження витрат.

Малі й середні-заводи акумуляторів і лабораторні-пілотні етапиз обмеженою потужністю змішувального обладнання слід віддати перевагу 4-5% стандартної пасти з вмістом твердої речовини, яка пропонує ширше вікно процесу та зменшує ризик невдалого налагодження.

Анодні системи-на основі кремнію,які чутливі до реології та стабільності суспензії, не слід сліпо обирати продукти з над-високим-твердим-вмістом; пріоритет має бути наданий відповідності систем-на водній основі-сумісності.

струмопровідна паста SWCNT,завдяки високій провідній ефективності не потребує високого вмісту твердих речовин; слід зосередитися на ефективній кількості додавання CNT.

Галузева порада:Багато покупців легко сплутають загальний твердий вміст з ефективним вмістом CNT. Загальний вміст твердих речовин включає ВНТ + диспергатор. При покупці обов’язково перевіряйте показник ефективного вмісту CNT, а не лише загальний вміст твердої речовини.

5. Як вибрати CNT провідну пасту з високим-вмістом-твердої речовини?

Вищий вміст твердих речовин у електропровідній пасті CNT не означає кращу продуктивність. Високий вміст твердої речовини – це палка-з двома кінцями. Перевагами є зниження витрат і скорочення розчинників; недоліки - підвищена дисперсійність, в'язкість і тиск стабільності при зберіганні. Компроміс-має бути зроблений на основі умов вашої виробничої лінії.

Твердий вміст є лише одним із багатьох показників. Під час оцінки електропровідної пасти CNT необхідно перевіряти одночасно кілька показників: ефективний вміст CNT, в’язкість, розподіл частинок за розміром, стабільність при зберіганні, вміст металевих домішок тощо. Якщо дозволяють умови виробничої лінії, можна вибрати продукти з високим-вмістом-твердої речовини від виробників із розвиненими процесами. Якщо умови обладнання середні, стандартна паста з твердим вмістом може натомість забезпечити більш стабільний вихід продукції.

Як професійний виробник CNT провідної пасти, Shandong Tanfeng має продукти з декількома-специфікаціями як для систем на основі NMP-, так і для систем-на основі води. Він може забезпечувати зрілу стандартизовану стандартну пасту з твердим вмістом, а також може розробляти провідну пасту CNT із -стандартною-з-високою{5}}в’язкістю-твердого-вмісту на основі обладнання виробничої лінії замовника та складів акумуляторів, забезпечуючи тестування зразків, технічну координацію та послуги з підтримки налагодження процесів, щоб допомогти компаніям, що займаються виробництвом акумуляторів, уникнути неправильного уявлення про вибір лише твердого вмісту.

FAQ

З: Чи завжди провідна паста з CNT із високим -твердим-вмістом має вищу провідність?

A: Не обов'язково. Якщо дисперсія пасти з високим-вмістом-твердої речовини не вдається і ВНТ сильно агломеровані, провідність фактично зменшується. Що справді визначає провідність, так це ефективний вміст УНТ та стан дисперсії, а не загальний вміст твердої речовини.

З: Чи можна пасту з високим-вмістом-твердої речовини розбавити водою або NMP на-місці?

В:-довільне розведення на місці не рекомендується. Розведення порушить адсорбційну рівновагу диспергатора, легко викликаючи вторинну агломерацію. Якщо потрібне коригування, рекомендується, щоб виробник завершив коригування складу перед відправкою.

З: Наскільки високим може бути вміст твердої речовини в електропровідній пасті з УНТ-на водній основі?

Відповідь: основний вміст твердої речовини в комерційній електропровідній пасті на основі води-CNT становить 2-5%. Через обмеження дисперсійної системи на основі-води важко досягти такого ж високого вмісту твердої речовини, як у системах на основі NMP. Примусове підвищення вмісту твердої речовини призведе до різкого погіршення в’язкості.