Η αγώγιμη πάστα νανοσωλήνων άνθρακα είναι ένα απαραίτητο αγώγιμο πρόσθετο για την παρασκευή ηλεκτροδίων μπαταρίας λιθίου. Η διαδρομή διαλύτη για την πάστα χωρίζεται στο παραδοσιακό σύστημα-βασισμένο σε λάδι-NMP και στο σύστημα που βασίζεται-με βάση το αναδυόμενο νερό. Όλο και περισσότεροι κατασκευαστές μπαταριών αρχίζουν να ερευνούν: θα αντικατασταθεί πλήρως ο διαλύτης NMP; Ποια είναι η πραγματική πρόοδος του συστήματος που βασίζεται στο νερό-στο πεδίο της μπαταρίας λιθίου; Ποια διαδρομή διαδικασίας πρέπει να ταιριάζει με την αγώγιμη πάστα νανοσωλήνων άνθρακα; Με την εφαρμογή του παγκόσμιου ελέγχου VOC και των κανονισμών της ΕΕ για τις μπαταρίες, η επιλογή της διαδρομής του διαλύτη έχει γίνει βασικό ζήτημα στον σχεδιασμό της γραμμής παραγωγής και στην επανάληψη της σύνθεσης. Αυτό το άρθρο, σε συνδυασμό με την πρακτική μαζικής παραγωγής, αναλύει αντικειμενικά την τάση αντικατάστασης NMP, την τρέχουσα κατάσταση εκβιομηχάνισης της διαδικασίας-που βασίζεται στο νερό και παρέχει λύσεις προσαρμογής αγώγιμου πολτού CNT.
1. Ο διαλύτης NMP έχει μια μακροπρόθεσμη- τάση αντικατάστασης, αλλά δεν μπορεί να εξαλειφθεί πλήρως βραχυπρόθεσμα
Περιορισμένη από περιβαλλοντικούς κανονισμούς και κόστος ανάκτησης, η NMP αντιμετωπίζει μια συνεχή τάση αντικατάστασης. Ωστόσο, περιορισμένη από τη σταθερότητα των υλικών καθόδου NCM με υψηλή περιεκτικότητα σε-νικέλιο, θα διαμορφωθεί μεσοπρόθεσμα έως μακροπρόθεσμα ένα μοτίβο "με βάση το πετρέλαιο-και το νερό-που συνυπάρχουν μακροπρόθεσμα-διαδρομές", αντί για μια-πλήρη αντικατάσταση μιας φοράς.
Το NMP (N-μεθυλοπυρρολιδόνη) είναι ένας αποκλειστικός διαλύτης για το σύστημα συνδετικού PVDF και είναι επίσης το μέσο διασποράς για την παραδοσιακή αγώγιμη πάστα CNT με βάση το έλαιο-. Οι κανονισμοί REACH της ΕΕ και οι εγχώριες πολιτικές ελέγχου πτητικών οργανικών ενώσεων κατατάσσουν το NMP ως ουσία που προκαλεί μεγάλη ανησυχία. Ζητήματα όπως η αναπαραγωγική του τοξικότητα, οι υψηλές επενδύσεις σε εξοπλισμό ανάκτησης και οι διακυμάνσεις των τιμών των πρώτων υλών αναγκάζουν τη βιομηχανία να αναζητήσει εναλλακτικές λύσεις.
Ωστόσο, η πραγματικότητα της εκβιομηχάνισης είναι εξίσου σαφής: τα υλικά NCM με υψηλή περιεκτικότητα σε νικέλιο-είναι επιρρεπή στην εξαγωγή λιθίου και τη διάλυση μετάλλων μετάπτωσης κατά την επαφή με το νερό, διαβρώνοντας τον συλλέκτη ρεύματος αλουμινίου. Οι πάστες με βάση το νερό-για ηλεκτρόδια υψηλής πάχους-συμπίεσης είναι πιο επιρρεπείς στο ράγισμα του φύλλου ηλεκτροδίων. Πολλές κορυφαίες εταιρείες μπαταριών υιοθετούν μια σταδιακή στρατηγική εναλλαγής: οι γραμμές παραγωγής ανόδου και LFP δίνουν προτεραιότητα στη μετατροπή-με βάση το νερό, ενώ οι γραμμές παραγωγής ενέργειας υψηλής-νικελίου διατηρούν τη διαδικασία που βασίζεται σε λάδι-NMP.
Ποσοτική σύγκριση NMP-Based Oil-Based System and Water-Based System
| Διάσταση σύγκρισης | Σύστημα βασισμένο σε NMP-Σύστημα βασισμένο σε λάδι{{1} (αγώγιμη πάστα CNT με βάση το λάδι) | Σύστημα-με βάση το νερό (αγώγιμη πάστα με βάση το νερό-CNT) | Βιομηχανική Επιπτώσεις |
|---|---|---|---|
| Διαλύτης πυρήνα | Οργανικός διαλύτης NMP | Απιονισμένο νερό | Με βάση το νερό-μειώνει σημαντικά το κόστος προμήθειας διαλυτών |
| Συνδετικό ταιριάσματος | PVDF | CMC/SBR, πολυακρυλικό οξύ-με βάση το νερό | Τα συστήματα συνδετήρων δεν μπορούν να αναμειχθούν αυθαίρετα |
| Περιβαλλοντική Πίεση | Υψηλό, απαιτεί μεγάλο εξοπλισμό ανάκτησης | Οι χαμηλές εκπομπές VOC μειώθηκαν σημαντικά | Τα εργοστάσια μπαταριών που εξάγουν στο εξωτερικό προτιμούν τη διαδρομή με βάση το νερό- |
| Σταθερότητα πάστας | Μεγάλη περίοδος αποθήκευσης, τα CNT δεν είναι επιρρεπή στη συσσωμάτωση | Ευαίσθητο στο pH, απαιτεί ειδικό διασκορπιστικό CNT | Ο εντοπισμός σφαλμάτων σκευάσματος πάστας με βάση το νερό-έχει υψηλότερο όριο |
| Κατάλληλα υλικά καθόδου | LFP, πλήρης σειρά NCM/NCA | Ώριμη για LFP. Το υψηλό-νικέλιο NCM εξακολουθεί να επαληθεύεται συνεχώς | Το NCM υψηλής ισχύος-εξακολουθεί να χρησιμοποιεί σε μεγάλο βαθμό σύστημα που βασίζεται-NMP |
| Κατανάλωση ενέργειας ξήρανσης επίστρωσης | Υψηλό, απαιτεί σύστημα ανάκτησης διαλυτών | Σχετικά χαμηλό, εξοικονομεί επένδυση ανάκτησης NMP | Οι νέες γραμμές παραγωγής αποθήκευσης ενέργειας έχουν πλεονέκτημα κόστους με λύσεις που βασίζονται στο νερό- |
| Δυσκολία διασποράς CNT | Τα μέτρια, CNT έχουν εξαιρετική συμβατότητα | Σχετικά υψηλά, οι CNTs είναι υδρόφοβοι και επιρρεπείς σε συσσωμάτωση | Απαιτείται από τον κατασκευαστή-προ-προεπεξεργασμένο ειδικό αγώγιμο πολτό CNT με βάση το νερό- |
Αναφορά:Επιστήμη και Τεχνολογία Αποθήκευσης Ενέργειαςέλεγχος βιομηχανίας και δημόσια διαθέσιμα δεδομένα διεργασιών από-εργοστάσια μπαταριών πρώτης βαθμίδας. Πολλές εταιρείες αποτυγχάνουν στη μετατροπή τους επειδή χρησιμοποιούν απευθείας-αγώγιμη πάστα CNT με βάση το λάδι σε συστήματα με βάση το νερό-, με αποτέλεσμα την κροκίδωση, την καθίζηση και την αποτυχία δημιουργίας αγώγιμου δικτύου. Η Shandong Tanfeng έχει αναπτύξει ανεξάρτητα αγώγιμες πάστες CNT κατάλληλες και για τα δύο συστήματα: η πάστα με βάση το λάδι- ελέγχει αυστηρά τους δείκτες υγρασίας. η πάστα με βάση το νερό- χρησιμοποιεί τεχνολογία τροποποίησης επιφάνειας CNT για τη βελτίωση της υδροφοβικότητας και τη μείωση του κινδύνου συσσωμάτωσης.
2. Η πραγματική κατάσταση εφαρμογής των συστημάτων που βασίζονται σε νερό- σε μπαταρίες λιθίου
Η διαδικασία με βάση το νερό-για ανόδους μπαταριών λιθίου έχει γίνει πλήρως δημοφιλής. Οι κάθοδοι LFP έχουν επιτύχει διείσδυση μαζικής παραγωγής μικρής-κλίμακας. η οδός-με βάση το νερό για καθόδους NCM υψηλής-νικελίου βρίσκεται ακόμη σε πιλοτικό στάδιο και επαλήθευση μικρής-παρτίδας, με έναν κύκλο τεχνικής πρωτοπορίας που απαιτείται ακόμη πριν από την εκβιομηχάνιση-μεγάλης κλίμακας.
2.1-Άνοδοι με βάση το νερό (γραφίτης / πυρίτιο-άνοδοι άνθρακα): Ώριμη μεγάλη-Εφαρμογή κλίμακας
Οι άνοδοι γραφίτη έχουν από καιρό υιοθετήσει ευρέως το σύστημα-με βάση το νερό CMC+SBR και η αγώγιμη πάστα CNT με βάση το νερό-χρησιμοποιείται πολύ ευρέως. Στα συμβατικά συστήματα ανόδου γραφίτη, η διαδικασία που βασίζεται στο νερό- είναι τεχνικά σταθερή με ελεγχόμενη απόδοση. Οι οικιακές μπαταρίες αποθήκευσης ενέργειας και οι άνοδοι μπαταριών δύο{6}}τροχών βασίζονται σχεδόν εξ ολοκλήρου στο νερό-.
Το σενάριο για τα σύνθετα ανόδια πυριτίου-άνθρακα είναι σαφώς διαφοροποιημένο: ο συνηθισμένος άνθρακας-πυριτίου μπορεί να δοκιμάσει το σύστημα-που βασίζεται στο νερό. Οι άνοδοι υψηλής-περιεκτικότητας-πυριτίου χρησιμοποιούν συχνότερα το διάλυμα με βάση το έλαιο-NMP-για την ανακούφιση της υδρόλυσης των σωματιδίων του πυριτίου και της κυκλικής αποσύνθεσης.
2.2-Κάθοδοι LFP με βάση το νερό: σταθερή διείσδυση μαζικής παραγωγής
Το LFP έχει εξαιρετική χημική σταθερότητα και εξαιρετική αντοχή στην υδρόλυση, γεγονός που το καθιστά το καλύτερο σημείο εισόδου για τη διαδικασία καθόδου{0}}με βάση το νερό. Πολλοί κατασκευαστές μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας σχεδιάζουν άμεσα λύσεις καθόδου-με βάση το νερό για νέες γραμμές παραγωγής, σε συνδυασμό με αποκλειστική αγώγιμη πάστα CNT με βάση το νερό-, μειώνοντας αποτελεσματικά τις επενδύσεις σε εξοπλισμό NMP και το περιβαλλοντικό κόστος λειτουργίας και συντήρησης. Οι περιορισμοί ρεύματος επικεντρώνονται στη διαδικασία ξήρανσης του φύλλου ηλεκτροδίων παχιάς επίστρωσης και στον έλεγχο ευκαμψίας του φύλλου ηλεκτροδίων.
2.3 Κάθοδοι NCM με βάση το νερό-υψηλό-νικέλιο: Δεν έχουν ακόμη παραχθεί μαζικά
Υλικά NCM υψηλής-νικελίου έχουν υψηλή χημική δραστηριότητα. Κατά την επαφή με το νερό, εμφανίζονται παράπλευρες αντιδράσεις, προκαλώντας απότομη αύξηση της αλκαλικότητας του πολτού, διάβρωση του φύλλου αλουμινίου και μείωση της ζωής του κυτταρικού κύκλου. Επί του παρόντος, η βιομηχανία μετριάζει κυρίως τα ελαττώματα μέσω της επικάλυψης υλικού, των προσθέτων ρυθμιστικού pH και των νέων συνδετικών-με βάση το νερό, αλλά η συνολική απόδοση και η διάρκεια του κύκλου εξακολουθούν να μην μπορούν να ταιριάζουν με την ώριμη διαδρομή NMP. Οι μπαταρίες-υψηλού επιπέδου ισχύος επιβατικών οχημάτων δεν θα μεταβούν γρήγορα σε καθόδους-με βάση το νερό προς το παρόν.
Βασικά σημεία πόνου της διαδικασίας που βασίζεται στο νερό-
Η υδρόφοβη φύση των CNT σημαίνει ότι η συνηθισμένη σκόνη που εισέρχεται απευθείας στο νερό πολύ εύκολα συσσωματώνεται. πρέπει να χρησιμοποιείται προσαρμοσμένη αγώγιμη πάστα CNT{0}}με βάση το νερό.
Η υψηλότερη επιφανειακή τάση του νερού καθιστά τα παχιά-επικαλυμμένα φύλλα ηλεκτροδίων επιρρεπή σε ανομοιόμορφο στέγνωμα, ρωγμές και αποβολή υλικού.
Η ρεολογία του πολτού είναι ευαίσθητη στη θερμοκρασία και το pH, με ένα στενό παράθυρο ελέγχου παραγωγής.
Η Shandong Tanfeng έχει βελτιστοποιήσει σκευάσματα αγώγιμου πολτού CNT με βάση το νερό-για σενάρια μπαταριών λιθίου με βάση το νερό-, παρέχοντας συνιστώμενα εύρη προσαρμογής του pH, μειώνοντας τα προβλήματα σχηματισμού πηκτώματος και στρωματοποίησης του πολτού και βοηθώντας τις εταιρείες μπαταριών να συντομεύσουν τον κύκλο διόρθωσης σφαλμάτων της διαδικασίας.
3. Πώς να αντιστοιχίσετε την αγώγιμη πάστα νανοσωλήνων άνθρακα με την οδό του διαλύτη; Πρακτικός οδηγός επιλογής
Μόλις προσδιοριστεί η οδός του διαλύτη, το σύστημα αγώγιμου πολτού CNT πρέπει να ταιριάζει ανάλογα. Απαγορεύεται η αυθαίρετη ανάμιξη πάστες-με βάση το λάδι και το νερό-. θα πρέπει να δοθεί προτεραιότητα στην επιβεβαίωση του συστήματος συμβατότητας πάστας με τον κατασκευαστή της πρώτης ύλης.
Σενάριο 1: Η γραμμή παραγωγής διατηρεί τη διεργασία με βάση το NMP-Βάσει λιπαντικού- (Τριαδική ισχύς, Υψηλής-Μπαταρίες νικελίου, Υψηλής-Ανόδους Πυριτίου)
Συνιστάται:Αγώγιμη πάστα CNT-με βάση το λάδι-με βάση το NMP.
Φόντα:Τα CNT είναι πλήρως διασκορπισμένα, η αποθήκευση πάστας είναι σταθερή, συμβατή με συνδετικό PVDF, κατάλληλη για όλους τους τύπους υλικών καθόδου και το αγώγιμο δίκτυο λειτουργεί σταθερά. Η αγώγιμη πάστα CNT με βάση το πετρέλαιο-της Shandong Tanfeng ελέγχει αυστηρά την υγρασία Λιγότερη ή ίση με 1500 ppm για να αποφευχθεί η ζελατινοποίηση PVDF, καθιστώντας την κατάλληλη για μαζική παραγωγή 4680 κυλινδρικών μπαταριών μεγάλης- και υψηλής ισχύος.
Σενάριο 2: Σχέδια γραμμής παραγωγής με βάση το νερό-Διαδρομή (Energy Storage LFP, Anodes Graphite, Anti{2}}Static Coatings)
Συνιστάται:Αγώγιμη πάστα CNT με βάση το νερό-.
Πρέπει να επιλέξετε ειδική κατηγορία-τροποποιημένης μπαταρίας λιθίου-μπαταρίας-επιφανείας. Η σκόνη CNT δεν πρέπει να διασκορπίζεται απευθείας στο νερό από τον πελάτη. Η αγώγιμη πάστα CNT με βάση το νερό-της Shandong Tanfeng χρησιμοποιεί ένα σύστημα διασποράς που έχει αναπτυχθεί μόνος του, εξαλείφοντας την ανάγκη για τους πελάτες να αγοράσουν επιπλέον μεγάλες ποσότητες διασκορπιστικού. Είναι συμβατό με συστήματα συνδετικού υλικού με βάση το νερό-CMC/SBR, καλύπτοντας τη μείωση κόστους και τις φιλικές προς το περιβάλλον ανάγκες παραγωγής των μπαταριών αποθήκευσης ενέργειας.
Συνήθη λάθη επιλογής
Πιστεύοντας ότι "η πάστα με βάση το νερό-είναι φθηνότερη" και μετασκευάζοντας τυφλά τις γραμμές παραγωγής, αγνοώντας το κόστος διόρθωσης σφαλμάτων και τις απώλειες απόδοσης.
Άμεση προσθήκη αγώγιμου πολτού CNT με βάση το έλαιο- σε δεξαμενές ανάμειξης με βάση το νερό-, προκαλώντας κροκίδωση και απόρριψη του πολτού.
Χρήση συνήθους σκόνης CNT σε συστήματα με βάση το νερό-, με αποτέλεσμα ανεπαρκή διασπορά, αυξημένη ποσότητα προσθήκης και υψηλότερη εσωτερική αντίσταση.
4. Πρόβλεψη Ανάπτυξης Διαδρομών Βιομηχανίας και Συστάσεις Εφαρμογής Εργοστασίων
Βραχυπρόθεσμα (3-5 χρόνια), το σύστημα NMP με βάση το πετρέλαιο-και το σύστημα με βάση το νερό-θα αναπτυχθούν παράλληλα. Η αποθήκευση ενέργειας και οι μπαταρίες μεταφοράς χαμηλής-ταχύτητας επιταχύνουν τη μετατροπή σε νερό-. Οι μπαταρίες-υψηλού επιπέδου ισχύος επιβατικών οχημάτων εξακολουθούν να χρησιμοποιούν κυρίως τη διαδικασία που βασίζεται σε λάδι-. Συνιστάται στις νέες γραμμές παραγωγής να δεσμεύουν χώρο μετατροπής συμβατότητας διπλής γραμμής.
Για νέες εταιρείες ενέργειας που σχεδιάζουν αναβαθμίσεις σκευασμάτων ή αναβαθμίσεις γραμμής παραγωγής, μπορούν να αναφερθούν οι ακόλουθες ιδέες υλοποίησης:
Διαφοροποίηση θέσης προϊόντος:Για προϊόντα που εστιάζουν στην αποθήκευση ενέργειας και στο LFP, δώστε προτεραιότητα στη διαδρομή-που βασίζεται στο νερό και συνδεθείτε με δείγματα αγώγιμου πολτού CNT με βάση το νερό-. για υψηλή-υψηλή-ισχύ νικελίου και υψηλή-άνοδο πυριτίου, συνεχίστε να βελτιστοποιείτε βραχυπρόθεσμα το σύστημα που βασίζεται σε λάδια-NMP.
Ταυτόχρονη δοκιμή υλικού:Κατά τη μετατροπή της οδού του διαλύτη, το συνδετικό και η αγώγιμη πάστα CNT πρέπει να υποβάλλονται σε δοκιμή βαθμίδωσης ταυτόχρονα. μια πρώτη ύλη δεν πρέπει να αλλάζει μόνη της.
Επικοινωνήστε με τους κατασκευαστές πάστας 正规 εκ των προτέρων:Ζητήστε μικρά δείγματα του αντίστοιχου συστήματος για να επαληθεύσετε τη σταθερότητα της πάστας, την ειδική αντίσταση του ηλεκτροδίου και την απόδοση του κυτταρικού κύκλου.
Η Shandong Tanfeng New Material, ως επαγγελματίας κατασκευαστής αγώγιμων πάστας CNT, παράγει ταυτόχρονα μαζικά-παράγει αγώγιμη πάστα CNT με βάση το NMP{1}}ελαίου-και αγώγιμη πάστα CNT με βάση το νερό-, καλύπτοντας κατηγορίες MWCNT και FWCNT. Με βάση το σύστημα μπαταριών του πελάτη και την υπάρχουσα διαδρομή διαλυτών γραμμής παραγωγής, μπορούν να παρέχουν καθοδήγηση για τη δοκιμή δειγμάτων και τη διαδικασία διασποράς, προσφέροντας μια-λύση για την επιλογή αγώγιμου πολτού CNT, τη συμβατότητα της πάστας και τα ζητήματα συσσωμάτωσης διασποράς.