1. "Genetske razlike" između dvije vrste baterija
Iako su i polu{0}}baterije i natrij-ionske baterije u središtu pažnje kao tehnologije baterija sljedeće-generacije, njihova temeljna logika za zahtijevanje CNT-a potpuno je drugačija.
Cilj krutih-baterija je "sigurnija i veća energija" - zamjena tekućih elektrolita krutim-elektrolitima kako bi se temeljito riješio problem toplinskog odlaska. Međutim, kompromis-je loš čvrst-čvrsti međupovršinski kontakt i niska učinkovitost transporta iona, što su najveće prepreke industrijalizaciji čvrstih-baterija.
Cilj natrij-ionskih baterija je "jeftiniji i održiviji" - resursi natrija su bogati, a cijena je mnogo niža od cijene litija. Kompromis-je taj da je ionski radijus natrija 34% veći od litija, što otežava interkalaciju i deinterkalaciju. Osim toga, intrinzična električna vodljivost materijala je slaba, što rezultira inherentno niskom gustoćom energije.
Različiti "geni" ove dvije vrste baterija određuju potpuno različite uloge CNT-a u svakoj od njih.
2. Polu{1}}baterije: SWCNT su "ključni materijal"
2.1 Tri glavna uska grla polu{1}}baterija
Premještanje solid{0}}baterija iz laboratorija u masovnu proizvodnju suočava se s tri ključna izazova:
| Usko grlo | Specifična manifestacija |
|---|---|
| Visoka međufazna impedancija | Nedovoljan kontakt između čvrstog elektrolita i elektrode; otežan transport iona |
| Niska učinkovitost prijenosa iona/elektrona | Odsutnost vlaženja tekućeg elektrolita; nepotpuna vodljiva mreža |
| Loša mehanička stabilnost | Promjene volumena tijekom punjenja/pražnjenja dovode do raslojavanja međupovršina |
2.2 Jedinstvena vrijednost SWCNT-a
Istraživanje Shandong Tanfenga pokazuje da SWCNT mogu sustavno riješiti ova tri uska grla:
Prvo, izgradnja tro{0}}dimenzionalne vodljive mreže.SWCNT imaju jedno{0}}dimenzionalnu nanostrukturu i karakteristike balističkog transporta elektrona, s električnom vodljivošću 1000 puta većom od bakra. Uz samo mali dodatak, mogu formirati tro-dimenzionalnu kontinuiranu vodljivu mrežu unutar elektrode, značajno poboljšavajući elektroničku vodljivost polu{4}}baterija i smanjujući unutarnji otpor.
Drugo, poboljšanje međufaznog kontakta.Visoka fleksibilnost SWCNT-a omogućuje im da se blisko prilagode mikro-razmacima između elektrode i elektrolita, smanjujući kontaktne gubitke i učinkovito snižavajući impedanciju međupovršine.
Treće, povećanje volumena međuspremnika.Anode na bazi-silicija doživljavaju ekspanziju volumena do 300% tijekom punjenja/pražnjenja, što lako može dovesti do raspršivanja čestica i kolapsa strukture. SWCNT mogu formirati fleksibilnu potpornu mrežu između čestica silicija, djelujući poput "nano-opruga" za apsorbiranje naprezanja, održavanje integriteta elektroda i značajno produžavanje trajanja baterije.
2.3 Industrijska validacija: Shandong Tanfeng već primjenjuje
Velike domaće tvrtke koje istražuju i razvijaju čvrste-/polu{1}}čvrste-baterije klijenti su Shandong Tanfenga. Tvrtka drži određeni udio u opskrbi CNT-om u području polu-state baterija i isporučuje srodne proizvode brojnim inozemnim proizvođačima polu{5}}state baterija.
Ključni zaključak:Za polu{0}}state baterije, SWCNT su "morate{1}}imati," a ne "lijepo-imati-."
3. Natrij-ionske baterije: CNT su "poboljšivač performansi"
3.1 Izazov vodljivosti natrij-ionskih baterija
Materijali korišteni u natrij-ionskim baterijama imaju inherentnu slabu električnu vodljivost i nisku gustoću energije. Stoga zahtijevaju bolje vodljive aditive kako bi se prilagodili u skladu s tim, smanjujući zauzetost prostora, povećavajući volumetrijsku gustoću energije i formirajući učinkovitu vodljivu mrežu.
Akademsko istraživanje također je potvrdilo važnu vrijednost primjene CNT-a u natrij{0}}ionskim baterijama. Ugljični materijali, sa svojom visokom električnom vodljivošću, strukturnom raznolikošću i niskom cijenom, naširoko su proučavani za upotrebu kao anode u natrij-ionskim baterijama. CNT, sa svojom visokom specifičnom površinom i izvrsnim elektrokemijskim svojstvima, privukli su značajnu pozornost u području natrij-ionskih baterija.
3.2 Osnovni zahtjevi za natrij-ionske baterije za CNT
Za razliku od polu{0}}state baterija, zahtjevi natrij-ionskih baterija za CNT uglavnom se odražavaju u sljedećim aspektima:
| Dimenzija zahtjeva | Specifični sadržaj |
|---|---|
| Izgradnja vodljive mreže | Kompenzira inherentno slabu električnu vodljivost materijala |
| Poboljšanje sposobnosti ocjenjivanja | Poboljšava kinetiku interkalacije/deinterkalacije natrijevih iona |
| Kompenzacija gustoće energije | Postiže veći kapacitet unutar ograničenog prostora |
Glavni proizvođači koji trenutačno istražuju natrij{0}}ionske baterije klijenti su tvrtke, a neki su kupci već koristili SWCNT proizvode tvrtke u svojim programima istraživanja i razvoja natrijevih baterija.
To znači da čak i za "jeftin-cijenovni" natrijev-ionski put baterija, vrhunska-rješenja također zahtijevaju SWCNT-ove visokih-učinkovitosti da ih podrže.
4. Usporedba upotrebe: Intenzitet potražnje za CNT u različitim sustavima
Dva scenarija primjene silicij-ugljičnih anoda i -ternarnih katoda s visokim-niklom imaju veće zahtjeve za učinkom i stoga zahtijevaju veće količine CNT-a.
Logika ove procjene je jasna:
Solid{0}}baterijeuključuju složena pitanja kao što su solid-solid sučelja i proširenje volumena, što rezultira najvećim intenzitetom potražnje za CNT (osobito SWCNT).
Natrij{0}}ionske baterije, iako zahtijevaju CNT-ove za poboljšanje vodljivosti, imaju sveukupne zahtjeve za učinkom koji su manje strogi od onih za silicij-ugljične anode i visoko-nikl ternarne katode, te stoga zahtijevaju relativno manje količine.
Iz perspektive tehnološkog plana i na temelju temeljnih karakteristika materijala, tehnološki pravci s visokim zahtjevima za performansama, kao što su polu{0}}baterije, imat će veću potražnju za SWCNT proizvodima.
5. Vodič za odabir: jedna tablica za razumijevanje vašeg izbora
| Vrsta baterije | Temeljni izazov | Uloga CNT-a | Preporučena vrsta | Trend upotrebe |
|---|---|---|---|---|
| Čvrsto-stanje | Visoka međufazna impedancija, loš-čvrsti kontakt | Izgradite vodljivu mrežu, proširite volumen međuspremnika, poboljšajte sučelje | Prvenstveno SWCNTs | Velika potražnja, kontinuirano raste |
| Polu{0}}čvrsto-stanje | Stabilnost međufaze | Isto kao-state, s nešto nižim zahtjevima | SWCNT + MWCNT hibrid | Relativno velika potražnja |
| Natrijev-ion | Slaba vodljivost, niska gustoća energije | Poboljšajte učinkovitost vodljive mreže | Primarno SWCNT (za high-end) | Umjeren, raste s industrijalizacijom |
| Konvencionalni litij-ion | Vodljiva zamjena aditiva | Zamijenite čađu, poboljšajte sposobnost brzine | Prvenstveno MWCNT | Stalan rast |
Sažetak u jednoj rečenici:
Solid{0}}baterije:SWCNT su bitni, s velikom upotrebom i velikom potražnjom.
Natrij-ionske baterije:CNT (osobito SWCNT) su potrebni za poboljšanje performansi, ali potrebna količina je relativno manja.
6. Prednosti Shandong Tanfenga
Kao profesionalni proizvođač CNT-a, naš sveukupni raspored u poljima-state baterija i natrij-ionskih baterija nudi sljedeće prednosti:
Prvo, puna pokrivenost linije proizvoda.Isporučujemo i SWCNT i MWCNT proizvode, zadovoljavajući potrebe različitih tehnoloških pravaca kao što su polu-state baterije, polu-solid-baterije i natrij-ionske baterije.
Drugo, vodeća validacija industrijalizacije.Naši SWCNT proizvodi uzorkovani su u više vodećih tvrtki za polu{0}}state baterije i natrij-ionske baterije. Neki su već ostvarili male-serijske isporuke, a naš napredak u validaciji kupaca preuzima vodstvo.
Treće, osiguranje proizvodnog kapaciteta.Uz stalno širenje naših proizvodnih kapaciteta SWCNT-a, kupcima možemo pružiti stabilnu opskrbu -razmjerom proizvoda, nudeći materijalno osiguranje za industrijalizaciju polu{1}}state baterija i natrij-ionskih baterija.
Četvrto, tehnička podrška za aplikacije.Rješavajući posebne potrebe polu{0}}baterija i natrij-ionskih baterija, pružamo sveobuhvatnu tehničku podršku-od disperzijskih procesa i optimizacije formulacije do testiranja ćelija-pomažući klijentima da brzo dovrše integraciju materijala.
Trenutno se naši CNT proizvodi široko koriste u novim energetskim vozilima, pohrani energije, potrošačkoj elektronici i drugim područjima. Kako se industrijalizacija čvrstih-baterija i natrijevih-ionskih baterija ubrzava, veselimo se suradnji s više kupaca kako bismo unaprijedili implementaciju baterijskih tehnologija sljedeće-generacije.