Vodljiva pasta od ugljikovih nanocijevi nezamjenjiv je vodljivi dodatak za pripremu elektroda litijskih baterija. Put otapala za pastu podijeljen je na tradicionalni NMP{1}}sustav temeljen na ulju-i novi sustav temeljen na-vodi. Sve više i više proizvođača baterija počinje istraživati: hoće li NMP otapalo biti potpuno zamijenjeno? Kakav je stvarni napredak vodenog-sustava na polju litijskih baterija? Kojem procesu treba odgovarati vodljiva pasta za ugljikove nanocijevi? S implementacijom globalne kontrole VOC-a i EU propisa o baterijama, odabir rute otapala postao je ključni problem u planiranju proizvodne linije i ponavljanju formulacije. Ovaj članak, u kombinaciji s praksom masovne proizvodnje, objektivno analizira trend zamjene NMP-a, trenutni status industrijalizacije procesa-temeljenog na vodi i pruža rješenja za prilagodbu CNT vodljive paste.
1. NMP otapalo ima dugoročan-trend zamjene, ali se ne može u potpunosti eliminirati u kratkom roku
Ograničen ekološkim propisima i troškovima oporabe, NMP se suočava s kontinuiranim trendom zamjene; međutim, ograničen stabilnošću NCM katodnih materijala s visokim-niklom, srednjoročno do dugoročno formirat će se obrazac "ruta-na bazi-i vode-koje-koegzistiraju u srednjoročnom do dugoročnom razdoblju, umjesto jednokratne-potpune zamjene.
NMP (N-metilpirolidon) je namjensko otapalo za PVDF sustav veziva, a također je disperzijski medij za tradicionalnu CNT vodljivu pastu na bazi ulja-. Propisi EU REACH i domaće politike kontrole VOC navode NMP kao tvar koja izaziva veliku zabrinutost. Pitanja kao što su njegova reproduktivna toksičnost, visoka ulaganja u opremu za oporavak i fluktuacije cijena sirovina prisiljavaju industriju da traži alternative.
Međutim, stvarnost industrijalizacije jednako je jasna: NCM materijali s visokim-niklom skloni su ekstrakciji litija i otapanju prijelaznog metala nakon kontakta s vodom, nagrizajući aluminijski kolektor struje. Paste na bazi vode-za visoko{3}}kompaktirane debele elektrode sklonije su pucanju ploče elektrode. Mnoge vodeće tvrtke za proizvodnju baterija usvajaju strategiju postupnog prebacivanja: proizvodne linije anoda i LFP-a daju prednost pretvorbi-na bazi vode, dok proizvodne linije s visokim-niklom za napajanje zadržavaju proces koji se temelji na NMP-ulju-.
Kvantitativna usporedba NMP-sustava na bazi ulja-i sustava na bazi vode-
| Dimenzija usporedbe | Sustav na bazi NMP-ulja-(CNT vodljiva pasta na bazi ulja-) | Sustav-na bazi vode (CNT vodljiva pasta-na bazi vode) | Industrijski utjecaj |
|---|---|---|---|
| Otapalo jezgre | NMP organsko otapalo | Deionizirana voda | Na bazi vode-značajno smanjuje troškove nabave otapala |
| Odgovarajuće vezivo | PVDF | CMC/SBR, poliakrilna kiselina-na bazi vode | Sustavi veziva ne mogu se proizvoljno miješati |
| Pritisak okoliša | Visoka, zahtijeva veliku opremu za oporavak | Niska, emisije VOC značajno smanjene | Fabrike baterija koje izvoze u inozemstvo preferiraju-vodni put |
| Stabilnost zalijepiti | Dugo skladištenje, CNT nisu skloni aglomeraciji | Osjetljivo na pH, zahtijeva namjenski CNT disperzant | Otklanjanje grešaka u formulaciji paste-na bazi vode ima viši prag |
| Prikladni katodni materijali | LFP, cijeli niz NCM/NCA | Zrelo za LFP; high-nickel NCM još uvijek se kontinuirano provjerava | Vrhunska-snaga NCM još uvijek u velikoj mjeri koristi NMP-sustav |
| Potrošnja energije za sušenje premaza | Visoka, zahtijeva sustav za oporavak otapala | Relativno nizak, štedi ulaganja u obnovu NMP-a | Nove proizvodne linije za pohranu energije imaju cjenovnu prednost s-rješenjima koja se temelje na vodi |
| CNT disperzija Poteškoće | Umjereno, CNT imaju izvrsnu kompatibilnost | Relativno visoki, CNT su hidrofobni i skloni aglomeraciji | Zahtijeva proizvođač-prethodno-tretiranu namjensku CNT vodljivu pastu-na bazi vode |
Referenca:Znanost i tehnologija skladištenja energijepregled industrije i javno dostupni podaci o procesu iz-prvostupanjskih tvornica baterija. Mnoge tvrtke ne uspijevaju u pretvorbi jer izravno koriste CNT vodljivu pastu-na bazi ulja u-sustavima temeljenim na vodi, što dovodi do flokulacije, sedimentacije i neuspjeha u izgradnji vodljive mreže. Shandong Tanfeng je neovisno razvio CNT vodljive paste prikladne za oba sustava: pasta na bazi-ulja strogo kontrolira indikatore vlage; pasta na bazi-vode koristi CNT tehnologiju modifikacije površine za poboljšanje hidrofobnosti i smanjenje rizika od aglomeracije.
2. Stvarni status primjene vodenih-sustava u litijevim baterijama
Proces-temeljen na vodi za anode litijskih baterija u potpunosti je populariziran; LFP katode postigle su prodor male-masovne proizvodnje; vodeni-ruta za NCM katode s visokim-niklom još uvijek je u pilot fazi i fazi verifikacije malih-serija, s ciklusom tehničkog proboja koji je još uvijek potreban prije velike-industrijalizacije.
2.1 Anode na bazi-vode (grafitne/silicijske-ugljične anode): zrela primjena-razmjera
Grafitne anode odavno su široko usvojile CMC+SBR sustav-na bazi vode, a CNT vodljiva pasta na bazi vode-u vrlo je širokoj upotrebi. U konvencionalnim sustavima s grafitnom anodom, postupak temeljen-na vodi je tehnički stabilan s kontroliranim prinosom. Kućne baterije za pohranu energije i anode baterija za dvo{6}}kotače gotovo su u potpunosti bazirane na vodi-.
Scenarij za kompozitne anode od silicij-ugljika jasno se razlikuje: obični silicij-ugljik može pokušati sa-sustavom na bazi vode; anode s visokim-sadržajem-silicija češće koriste otopinu na bazi-ulja-na bazi NMP-a za ublažavanje hidrolize čestica silicija i raspadanja ciklusa.
2.2 LFP katode-na bazi vode: Stabilan prodor masovne proizvodnje
LFP ima izvrsnu kemijsku stabilnost i izvanrednu otpornost na hidrolizu, što ga čini najboljom ulaznom točkom za katodni postupak na bazi vode-. Mnogi proizvođači baterija za pohranu energije izravno planiraju katodna rješenja-na bazi vode za nove proizvodne linije, uparena s namjenskom CNT vodljivom pastom-na bazi vode, učinkovito smanjujući ulaganja u NMP opremu i troškove rada i održavanja za okoliš. Trenutna ograničenja koncentrirana su na proces sušenja ploče elektrode s debelim premazom i kontrolu fleksibilnosti ploče elektrode.
2.3 NCM katode s visokim-niklom-na bazi vode: još se ne proizvode masovno
NCM materijali s visokim-niklom imaju visoku kemijsku aktivnost. Nakon dodira s vodom dolazi do nuspojava koje uzrokuju nagli porast lužnatosti kaše, koroziju aluminijske folije i smanjenje trajanja staničnog ciklusa. Trenutačno industrija uglavnom ublažava nedostatke premazivanjem materijala, pH puferskim aditivima i novim vezivima na bazi-vode, ali ukupni prinos i životni vijek još uvijek ne mogu odgovarati zreloj NMP ruti. Vrhunske-baterije za napajanje putničkih vozila za sada se neće brzo prebaciti na katode-na bazi vode.
Osnovne bolne točke procesa-temeljenog na vodi
Hidrofobna priroda CNT-a znači da se obični prah koji izravno ulazi u vodu vrlo lako aglomerira; mora se koristiti prilagođena CNT vodljiva pasta-na bazi vode.
Veća površinska napetost vode čini ploče elektroda s debelim premazom-složnima neravnomjernom sušenju, pucanju i raspadanju materijala.
Reologija gnojnice je osjetljiva na temperaturu i pH, s uskim rasponom kontrole proizvodnje.
Shandong Tanfeng je optimizirao formulacije CNT vodljive paste na bazi vode-za scenarije litijevih baterija-na bazi vode, pružajući preporučene raspone prilagodbe pH vrijednosti, smanjujući probleme geliranja kaše i nanošenja slojeva te pomažući tvrtkama za baterije da skrate ciklus otklanjanja grešaka u procesu.
3. Kako uskladiti vodljivu pastu od ugljikovih nanocijevi s putem otapala? Praktični vodič za odabir
Nakon što se odredi put otapala, sustav CNT vodljive paste mora mu odgovarati u skladu s tim. Zabranjeno je samovoljno miješanje pasta na bazi ulja-i vode-; prioritet treba dati potvrđivanju sustava kompatibilnosti paste s proizvođačem sirovina.
Scenarij 1: proizvodna linija zadržava proces na bazi ulja-na bazi NMP-ulja (ternarna snaga, baterije s visokim-niklom, anode s visokim-silikonom)
Preporučeno:CNT vodljiva pasta-na bazi ulja-na bazi NMP-a.
Prednosti:CNT su potpuno raspršeni, skladištenje paste je stabilno, kompatibilno s PVDF vezivom, prikladno za sve vrste katodnih materijala, a vodljiva mreža radi stabilno. CNT vodljiva pasta Shandong Tanfeng-na bazi ulja strogo kontrolira vlagu manju ili jednaku 1500 ppm kako bi se izbjeglo PVDF geliranje, što je čini prikladnom za 4680 velikih cilindričnih i visoko{4}}brzinskih baterija za masovnu proizvodnju.
Scenarij 2: Planovi proizvodne linije Ruta temeljena-na vodi (skladištenje energije LFP, grafitne anode, anti-statičke prevlake)
Preporučeno:CNT vodljiva pasta-na bazi vode.
Morate odabrati površinski-modificiranu litijsku-bateriju-namjensku razinu; CNT prah kupac ne bi trebao izravno raspršiti u vodu. CNT vodljiva pasta na bazi vode-CNT tvrtke Shandong Tanfeng koristi samo-razvijeni disperzijski sustav, čime se eliminira potreba kupaca za kupnjom dodatnih velikih količina disperzanta. Kompatibilan je s CMC/SBR sustavima veziva na bazi vode-, zadovoljavajući potrebe za smanjenjem troškova i ekološki prihvatljivom proizvodnjom baterija za pohranu energije.
Uobičajene pogreške pri odabiru
Vjerujući da je "pasta na bazi vode-jeftinija" i slijepo rekonstrukciju proizvodnih linija, ignorirajući troškove otklanjanja grešaka u procesu i gubitke u prinosu.
Izravno dodavanje CNT vodljive paste-na bazi ulja u-spremnike za miješanje na bazi vode, što uzrokuje flokulaciju gnojnice i otpadanje.
Upotreba običnog CNT praha u sustavima-na bazi vode, što rezultira nedovoljnom disperzijom, povećanom količinom dodavanja i većim unutarnjim otporom.
4. Predviđanje razvoja rute industrije i preporuke za implementaciju tvornice
Kratkoročno (3-5 godina), NMP sustav-na bazi nafte i-sustav na bazi vode razvijat će se paralelno. Baterije za pohranu energije i niske-brzine transporta ubrzavaju pretvorbu u-temeljene na vodi; vrhunske-baterije za napajanje osobnih vozila još uvijek uglavnom koriste proces koji se-temelji na ulju. Za nove proizvodne linije savjetuje se rezervirati prostor za konverziju kompatibilnosti s dvije linije.
Za nove energetske tvrtke koje planiraju nadogradnju formulacije ili nadogradnju proizvodne linije, mogu se pozvati na sljedeće implementacijske ideje:
Razlikovanje u pozicioniranju proizvoda:Za proizvode koji se fokusiraju na skladištenje energije i LFP, dajte prednost ruti-na bazi vode i povežite se s uzorcima CNT vodljive paste-na bazi vode; za high-end high{3}}nickel power and high{4}}silicijske anode, nastavite optimizirati NMP{5}}sustav temeljen na ulju-u kratkom roku.
Simultano ispitivanje materijala:Prilikom pretvorbe puta otapala, vezivo i CNT vodljiva pasta moraju proći istovremeno ispitivanje gradijenta; ne treba mijenjati samo jednu sirovinu.
Unaprijed se obratite proizvođačima paste正规:Zatražite male uzorke odgovarajućeg sustava za provjeru stabilnosti paste, otpornosti elektrode i izvedbe staničnog ciklusa.
Shandong Tanfeng New Material, kao profesionalni proizvođač CNT vodljive paste, istovremeno masovno-proizvodi NMP-na bazi ulja-CNT vodljivu pastu i CNT vodljivu pastu-na bazi vode, pokrivajući kategorije MWCNT i FWCNT. Na temelju kupčevog baterijskog sustava i postojeće rute proizvodne linije otapala, oni mogu osigurati ispitivanje uzoraka i smjernice za proces disperzije, nudeći-rješenje na jednom mjestu za odabir CNT vodljive paste, kompatibilnost paste i probleme s aglomeracijom disperzije.