1. «Генетичні відмінності» між двома типами батарей
Хоча як твердотільні-батареї, так і натрієві-іонні батареї перебувають у центрі уваги як технології акумуляторів наступного-покоління, їхня фундаментальна логіка потреби CNTs зовсім інша.
Метою твердотільних-акумуляторів є «безпечніші та більш енергоємні» - заміна рідких електролітів на твердотільні-електроліти, щоб фундаментально вирішити проблему витоку тепла. Однак компроміс-полягає в тому, що поганий міжфазний-контакт твердого тіла та низька ефективність транспортування іонів є найбільшими перешкодами для індустріалізації твердотільних-батарей.
Метою натрієвих-іонних акумуляторів є «дешевші та стійкіші» - ресурси натрію є багатими, а вартість набагато нижча, ніж літієвих. Компроміс- полягає в тому, що іонний радіус натрію на 34% більший, ніж іонний радіус літію, що ускладнює інтеркаляцію та деінтеркаляцію. Крім того, власна електропровідність матеріалів слабка, що призводить до низької щільності енергії.
Різні «гени» цих двох типів батарей визначають абсолютно різні ролі ВНТ у кожному з них.
2. Твердотільні-батареї: SWCNT є «основним матеріалом для створення»
2.1 Три основні вузькі місця твердотільних-батарей
Переміщення твердотільних-акумуляторів із лабораторії до масового виробництва стикається з трьома основними проблемами:
| Вузьке місце | Специфічний прояв |
|---|---|
| Високий міжфазний імпеданс | Недостатній контакт між твердим електролітом і електродом; транспорт іонів утруднений |
| Низька ефективність транспортування іонів/електронів | Відсутність змочування рідким електролітом; неповна провідна мережа |
| Погана механічна стійкість | Зміни об'єму під час заряду/розряду призводять до розшарування поверхні |
2.2 Унікальна цінність ОУНТ
Дослідження Shandong Tanfeng показують, що SWCNT можуть систематично вирішувати ці три вузькі місця:
По-перше, створення три{0}}вимірної провідної мережі.SWCNT мають-вимірну наноструктуру та характеристики балістичного транспорту електронів, а електропровідність у 1000 разів перевищує електропровідність міді. Лише з невеликим додаванням вони можуть утворювати три-вимірну безперервну провідну мережу всередині електрода, значно покращуючи електронну провідність твердотільних-батарей і зменшуючи внутрішній опір.
По-друге, покращення міжфазного контакту.Висока гнучкість SWCNT дозволяє їм точно відповідати мікро-зазорам між електродом і електролітом, зменшуючи контактні втрати та ефективно знижуючи міжфазний імпеданс.
По-третє, розширення обсягу буферизації.Аноди на основі кремнію -збільшуються в об’ємі до 300% під час заряджання/розряджання, що може легко призвести до подрібнення частинок і руйнування структури. SWCNT можуть утворювати гнучку опорну мережу між частинками кремнію, діючи як «нано-пружини», щоб поглинати напругу, підтримувати цілісність електродів і значно подовжувати термін служби батареї.
2.3 Промислова перевірка: уже застосовано Shandong Tanfeng
Великі вітчизняні компанії, які досліджують і розробляють твердотільні-/напів-твердотільні-батареї, є клієнтами Shandong Tanfeng. Компанія займає певну частку постачання CNT у галузі твердотільних-акумуляторів і постачає супутню продукцію багатьом зарубіжним виробникам твердотільних-батарей.
Ключовий висновок:Для твердотільних-батарей SWCNT є «обов’язковим{1}}, а не «приємним--мати».
3. Натрій-іонні батареї: УНТ є «підвищенням продуктивності»
3.1 Проблема провідності натрієвих-іонних батарей
Матеріали, які використовуються в натрій{0}}іонних акумуляторах, мають низьку електропровідність і низьку щільність енергії. Тому їм потрібні кращі електропровідні добавки, щоб відповідним чином адаптуватися, зменшуючи зайнятість простору, збільшуючи об’ємну щільність енергії та формуючи ефективну електропровідну мережу.
Академічні дослідження також підтвердили важливе застосування ВНТ у натрій-іонних акумуляторах. Вуглецеві матеріали з їхньою високою електропровідністю, структурним розмаїттям і низькою вартістю були широко досліджені для використання як аноди в натрій-іонних батареях. УНТ із високою питомою поверхнею та відмінними електрохімічними характеристиками привернули значну увагу в галузі виробництва йонних-натрієвих акумуляторів.
3.2 Основні вимоги до натрій-іонних батарей для ВНТ
На відміну від твердотільних-батарей, вимоги до натрієвих-іонних батарей для CNT в основному відображаються в таких аспектах:
| Розмір вимоги | Конкретний вміст |
|---|---|
| Побудова провідної мережі | Компенсує вроджену слабку електропровідність матеріалів |
| Поліпшення швидкості | Покращує кінетику інтеркаляції/деінтеркаляції іонів натрію |
| Компенсація щільності енергії | Досягає більшої місткості в обмеженому просторі |
Клієнтами компанії є основні виробники, які наразі досліджують іонні-натрієві акумулятори, і деякі клієнти вже використовували продукти компанії SWCNT у своїх програмах досліджень і розробок натрієвих акумуляторів.
Це означає, що навіть для «дешевих-натрієвих{1}}іонних акумуляторів високоякісні-рішення також потребують високо-продуктивних SWCNT для їх підтримки.
4. Порівняння використання: інтенсивність попиту на CNT у різних системах
Два сценарії застосування кремнієвих-вугільних анодів і високо-нікелевих потрійних катодів мають вищі вимоги до продуктивності, а тому вимагають більшої кількості ВНТ.
Логіка цієї оцінки зрозуміла:
Твердотільні-батареїпов’язані зі складними проблемами, як-от твердотільні-суцільні інтерфейси та розширення об’єму, що призводить до найвищого попиту на ВНТ (особливо SWCNT).
Натрій{0}}іонні акумулятори, хоча для покращення провідності потрібні ВНТ, загальні вимоги до продуктивності є менш суворими, ніж вимоги до кремнієвих-вугільних анодів і високо-нікелевих потрійних катодів, і тому потребують відносно менших кількостей.
З точки зору технологічної дорожньої карти та ґрунтуючись на фундаментальних характеристиках матеріалів, технологічні маршрути з високими вимогами до продуктивності, як-от твердотільні-батареї, матимуть більший попит на продукти SWCNT.
5. Керівництво з вибору: одна таблиця для розуміння вашого вибору
| Тип батареї | Основний виклик | Роль УНТ | Рекомендований тип | Тенденція використання |
|---|---|---|---|---|
| Твердий-стан | Високий міжфазний опір, поганий суцільний-суцільний контакт | Побудуйте провідну мережу, розширте обсяг буфера, покращте інтерфейс | В першу чергу ОУНТ | Високий попит, який постійно зростає |
| Напів-твердий-стан | Міжфазна стабільність | Те саме, що й у твердому-фазі, але з дещо нижчими вимогами | Гібрид SWCNT + MWCNT | Відносно високий попит |
| Іон-натрію | Слабка провідність, низька щільність енергії | Підвищення ефективності провідної мережі | Переважно SWCNTs (для високо-класу) | Помірний, зростає з індустріалізацією |
| Звичайний літій-іон | Заміна провідної добавки | Замініть сажу, покращте швидкість | В першу чергу MWCNT | Стабільний ріст |
Резюме одним реченням:
Твердотільні-батареї:SWCNT є важливими, з високим використанням і великим попитом.
Натрій{0}}іонні акумулятори:УНТ (особливо SWCNT) необхідні для підвищення продуктивності, але необхідна кількість відносно менша.
6. Переваги Shandong Tanfeng
Як професійний виробник CNT, наша загальна структура твердотільних-акумуляторів та натрієвих-іонних акумуляторів пропонує такі переваги:
По-перше, повне охоплення лінійки продуктів.Ми постачаємо продукцію як SWCNT, так і MWCNT, що відповідає потребам різних технологічних шляхів, таких як твердотільні-батареї, напів-твердотільні-батареї та натрієві-іонні батареї.
По-друге, провідна перевірка індустріалізації.Зразки нашої продукції SWCNT було перевірено багатьма провідними компаніями, що займаються твердотільними-батареями та натрієвими{1}}іонними акумуляторами. Деякі вже досягли невеликих-серійних поставок, і наш прогрес у перевірці клієнтів є лідером.
По-третє, забезпечення виробничих потужностей.Завдяки постійному розширенню наших виробничих потужностей SWCNT ми можемо забезпечити клієнтів стабільними серійними-масштабними поставками продукції, пропонуючи матеріальні гарантії для індустріалізації твердотільних-батарей та натрій-іонних батарей.
По-четверте, технічна підтримка програми.Задовольняючи особливі потреби твердотільних-батарей та натрій-іонних батарей, ми надаємо комплексну технічну підтримку-від процесів диспергування та оптимізації складу до випробувань елементів-допомагаючи клієнтам швидко завершити інтеграцію матеріалів.
В даний час наші продукти CNT широко використовуються в нових транспортних засобах, накопичувачах енергії, споживчій електроніці та інших галузях. Оскільки індустріалізація твердотільних-батарей та натрій-іонних батарей прискорюється, ми з нетерпінням чекаємо на співпрацю з більшою кількістю клієнтів, щоб просувати розгортання технологій акумуляторів наступного-покоління.