כיצד להשתמש ברחצה מוליכה של ננו-צינורות פחמן בקתודות/אנודות של סוללות ליתיום?

בתהליך ערבוב סוללות ליתיום, חומרי תרחיץ מוליכים CNT הפכו לתוסף מוליך מיינסטרים. תהליכי היישום, יחסי ההוספה ודרישות הפיזור עבור תבלין CNT שונים מאוד בין מערכות קתודה ואנודה. מפעלים רבים לעיבוד סוללות ליתיום פשוט מיישמים את אותם פרמטרי הזנה עבור שניהם, מה שעלול להוביל לבעיות כמו התנגדות פנימית גבוהה של גיליונות אלקטרודות, ריאולוגיה לא תקינה של תפוחים וחיי מחזור לא תקינים. הבהרת הלוגיקה השונה של היישום עבור קתודות ואנודות, והתאמתם לדרגות הרחצה המתאימות, היא המפתח למינוף מלא של יתרונות הרשת המוליכה לטווח ארוך של CNTs. שאנדונג טנפנג מתמקדת במחקר ופיתוח ובייצור של תמיסות מוליכות CNT עבור סוללות ליתיום, מפתחת מוצרים מותאמים לקתודות ואנודות כדי לעזור ליצרני סוללות לפשט את תהליכי ייצור התרחצים- ולייצב את הביצועים האלקטרוכימיים של האלקטרודות.

I. הבדלי יישום ליבה בין קתודות לאנודות

תמיסה מוליכה CNT לקתודות מתמקדת בבניית מסלולים מוליכים ברמות הוספה נמוכות, המתאימים למערכות מבוססות שמן NMP-. יישומי אנודה מחולקים לאנודות גרפיט ואנודות על בסיס-סיליקון, התואמות הן לתהליכים על בסיס שמן- והן לתהליכים על בסיס מים-. לאנודות המבוססות על-סיליקון יש דרישות גבוהות יותר ליחס גובה-רוחב של CNT ולקשיחות התרחיץ. אין להשתמש באותה דרגת תמיסה לסירוגין עבור שניהם.

לחומרים פעילים קתודה יש ​​צפיפות דחיסה גבוהה. הסוכן המוליך ממלא בעיקר את הפערים בין החלקיקים כדי לדכא עליית התנגדות פנימית. מלבד מוליכות, האנודה חייבת גם לחצץ את התרחבות נפח החומר, במיוחד עבור אנודות המבוססות על-סיליקון, שבהן CNTs צריכים ליצור רשת מחוברת גמישה כדי למנוע מהמסלולים המוליכים להישבר. פרמטרים מרכזיים עבור תרחישים שונים הם כדלקמן:

שאנדונג טנפנג מחלק מוצרים עבור תרחישים שונים. סדרת FB מיועדת לקתודות מבוססות-שמן, עם בקרת טומאה קפדנית להפחתת תגובות צד של הסוללה. סדרת FB מבוססת מים- מתאימה לאנודות פחמן-גרפיט וסיליקון, ומציעה יציבות פיזור טובה והתאמה לסביבות ייצור תפוחים-מימיים, כך שהלקוחות לא צריכים להתאים שוב ושוב תהליכי פיזור.

II. כיצד להשתמש ב-CNT Conductive Slurry בקתודות של סוללות ליתיום

לשימוש בקתודה, רצוי להוסיף תרחיץ מוליך CNT בשיטת-ערבול מראש, לא יבש-לערבב ישירות עם אבקות פעילות. ההתמקדות היא בבקרת עדינות התרחיץ ותכולת הטומאה כדי להתאים לתנאי ההפעלה של קתודה במתח גבוה-.

ייצור קתודה משתמש בעיקר במערכת הממס NMP. נוהל ההפעלה הסטנדרטי הוא:

ממיסים את PVDF הקלסר במלואו ב-NMP כדי להכין תמיסת קלסר.

הוסף את תמיסת ה-CNT המוליכה וערבב במהירות נמוכה כדי-לערבב מראש, מה שמאפשר ל-CNTs להתפזר תחילה בתמיסת הקושר.

הוסף ברצף את החומר הפעיל הקתודה ואת החומר המוליך פחמן שחור, ולאחר מכן הגבר את מהירות הערבול לפיזור-במהירות גבוהה.

לאחר שהצמיגות והעדינות עומדים בסטנדרטים, מסננים ומעבירים את התרחיץ לתהליך הציפוי.

נקודות תפעול מרכזיות:

אין לשפוך תמיסה מוליכה של CNT ישירות לאבקות יבשות בתוכן -מוצק- גבוה, מכיוון שהדבר עלול לגרום בקלות לאגלומרטים.

עבור מערכות NCM, יש לשלוט בקפדנות על זיהומי מתכת כדי למנוע פריקה עצמית של-הסוללה. הקתודה-הספציפית של שאנדונג טנפנג שולטת בקפדנות על זיהומי מתכת כמו ברזל ונחושת, ועוברת טיהור וסינון רב-שלבי- לפני המשלוח.

עבור מערכות LFP, שימוש ב-CNT בשילוב עם פחמן שחור יכול לאזן בין הביצועים והעלות, ולהניב תוצאות טובות יותר מאשר שימוש בפחמן שחור בלבד.

משוב מהמפעל מצביע על כך שחברות מסוימות מוסיפות את ה-CNT מאוחר מדי בתהליך או למיכלי ערבוב מהירים-עם זמן ערבוב לא מספיק. זה מוביל להתנתקות CNT לא מלאה, וכתוצאה מכך עכבה גבוהה מקומית על יריעת האלקטרודות וירידות מתח במהלך בדיקת הקצב. יש צורך להתאים את רצף ההאכלה.

III. כיצד להשתמש ב-CNT Conductive Slurry באנודות של סוללות ליתיום

גם אנודות פחמן של גרפיט וגם סיליקון- יכולות להשתמש ב-CNT מוליך. אנודות על בסיס מים- הן הזרם המרכזי. רצף ההזנה צריך לתת עדיפות-לערבוב מראש עם פתרון קלסר CMC. עבור אנודות פחמן-סיליקון, יש להגביר את תוספת הבסיס היבשה- באופן הולם, ויש להקדיש תשומת לב לריאולוגיה ולגמישות של תפוחים.

תהליך ייצור-תמיסה סטנדרטית עבור מים-אנודות גרפיט:

ממיסים CMC במים טהורים כדי להכין תמיסת קלסר.

מוסיפים את תמיסת ה-CNT המוליך ומערבבים במהירות נמוכה עד לקבלת תערובת אחידה.

הוסף את הגרפיט/סיליקון-חומר פעיל מפחמן ופחמן שחור מוליך, ולאחר מכן בצע פיזור-במהירות גבוהה.

לבסוף, הוסיפו את קלסר ה-SBR וערבבו במהירות נמוכה כדי להתאים את הצמיגות, והשלמת הכנת תמיסת האנודה.

פרטי תהליך קריטיים:

אין לערבב לטקס SBR עם תרחיץ מוליך CNT במהירות גבוהה במשך זמן רב, מכיוון שהדבר עלול לגרום לדהולציה. יש להוסיף אותו בסוף התהליך במהירות נמוכה.

התוספת היבשה- לאנודות גרפיט קונבנציונליות אינה צריכה להיות גבוהה מדי. מינון יתר יכול לסחוט את פרופורציית הקלסר, ולהוביל לנשירת אבקת גיליונות אלקטרודה.

חומרי סיליקון באנודות פחמן-סיליקון מפגינים התרחבות גדולה. הם מסתמכים על חיבורי CNT ליצירת רשת גמישה. לכן, כמות התוספת גבוהה יותר מאשר לאנודות גרפיט קונבנציונליות בתנאים דומים.

ה-FB מוליך CNT על בסיס מים-של שאנדונג טנפנג תואם למערכות אנודה מבוססות-מים ומציג תאימות טובה ל-CMC ו-SBR, עם סיכון מינימלי להצטנפות. יצרני אנודות פחמן רבים מסיליקון- מאמצים ישירות כיתה זו, ומצמצמים את זמן הפיתוח של הניסוח שלהם.

IV. מלכודות נפוצות בשימוש ב-CNT Conductive Slurry עבור קתודות ואנודות

ערבוב ציונים בצורה לא נכונה, שימוש ברצף האכלה שגוי, והגדלה עיוורת של כמות התוספת הן שלוש הבעיות הנפוצות ביותר ביישום תמיסת CNT על קתודות ואנודות. אלה עלולים לגרום ישירות לביצועים חריגים של סוללה וסוללה.

מפעלים רבים, המחפשים פשטות, משתמשים בסוג אחד של תמיסת CNT הן לקתודה והן לאנודה. עם זאת, למערכות שונות יש חומרי פיזור וטומאה שונים. אמנם בעיות עשויות שלא להופיע בתחילה, אך בעיות כמו-פריקה עצמית וחריגות ברכיבה על אופניים צצות במהלך ייצור המוני. Shandong Tanfeng מספקת המלצות לבחירת דרגות המבוססות על הכימיה של הסוללה של הלקוח כדי למנוע הפסדי ייצור מדרגות לא תואמות.

V. המלצות לבדיקת חומרים נכנסים וניסויי תהליכים

זה חיוני לבצע אימות של חומרים נכנסים לפני הייצור. אל תסתמך רק על מפרטי תוכן מוצקים. שלב בדיקות עדינות, התנגדות ותאימות בניסויים בקנה מידה קטן- כדי לאשר את ההתאמה לציוד הערבוב הספציפי שלך לפני הגדלה לייצור.

עם קבלת דגימת ה-CNT המוליך, בדוק תחילה את דוח הבדיקה של המפעל, תוך שימת לב לתכולת מוצקים, לתכולת CNT, לזיהומי מתכת ולעדינות.

ערכו ניסויים בקנה מידה קטן-בקנה מידה קטן המחקים את תהליך קו הייצור. בדוק אם יש צבירה או צפיפות, ובדוק את צמיגות התרחיץ ואת התנגדות גיליון האלקטרודה.

לאחר שמבחנים אלקטרוכימיים בקנה מידה קטן- עוברים, עולים בהדרגה לניסויי פיילוט ולבסוף לייצור המוני.

פעל בהתאם לדרישות האחסון של היצרן, תוך הקפדה על איטום ובקרת טמפרטורה נאותים, וערבב מחדש-ביסודיות את התמיסה לפני השימוש.

שאנדונג טנפנג יכולה לספק דוגמאות ניסיון ללקוחות שיתופיים ומציעה תמיכה טכנית. הצוות שלנו יכול לייעץ לגבי רצפי הזנה, מהירויות ערבוב ומשכי ערבוב המותאמים לציוד הקיים של הלקוח, ולעזור לקצר את מחזור ניפוי הניסוח שלהם.

לא ניתן להכליל את היישום של תרחיץ מוליך CNT בקתודות ואנודות של סוללות ליתיום. קתודות משתמשות בעיקר במערכות מבוססות שמן NMP-, מחפשות זיהומים נמוכים ורמות תוספת נמוכות למדי. אנודות משתמשות בעיקר במערכות מבוססות מים-, כאשר אנודות פחמן-סיליקון מייחסות חשיבות רבה יותר לרשת המוליכה הגמישה שנבנתה על ידי CNTs. זה קריטי להימנע מערבוב של דרגות מערכת שונות באופן שרירותי ולשלוט בקפדנות על רצף ההאכלה ותהליך הערבול. בחירה ב-CNT המוליך המתאים ושילובה עם אימות בקנה מידה קטן- היא הדרך היחידה למימוש מלא של היתרונות של מוליכות CNT. שאנדונג טנפנג מציעה מטריצת מוצר מקיפה של תמיסות מוליכות CNT ייעודיות הן לקתודות והן לאנודות, יחד עם פתרונות תהליך, כדי לסייע ליצרני סוללות ליתיום להשיג ייצור יציב.