פרק 1: מים-הדבקה מוליכה מבוססת: כיוון חדש ליישומי CNT
בתעשיית סוללות הליתיום, כאשר רוב האנשים חושבים על משחה מוליך CNT, הדבר הראשון שעולה על הדעת הוא המשחה המבוססת על שמן עם מערכת NMP. עם זאת, עם הגברת הלחץ הסביבתי והדרישות העולות לבקרת עלויות, משחת CNT מוליכה מבוססת מים הופכת למוקד תשומת הלב של התעשייה.
משחה מוליכה על בסיס מים, כפי שהשם מרמז, היא מוצר נוזלי המשתמש במים כמדיום הפיזור וב-CNT כשלב המוליך. ההבדל הגדול ביותר בינו לבין משחה מסורתית על בסיס שמן- הוא שהממס הוחלף מ-NMP למים. שינוי זה מביא לא רק לשינוי במבנה העלויות אלא גם לשחזור מלא של היגיון התהליך.
"רפרף CNT מבוסס-מים הוא חומר מרוכב עם CNTs כמרכיב העיקרי. יש לו מוליכות חשמלית מצוינת, תכונות מכניות ותכונות תרמיות, והוא נמצא בשימוש נרחב בתחומים רבים כגון תוספים מוליכים לסוללת ליתיום, ציפויים מוליכים, ציפויים נגד קורוזיה, ציפויים תרמיים, פיזור חומרי חיישן, ציפויים תרמיים." היום, בואו נדבר על ה"מועמד הירוק" הזה - מהם היתרונות, הקשיים, שיטות השימוש ומי מייצר משחת CNT מוליך-על בסיס מים.
פרק 2: מדוע לבחור על בסיס מים-? שלושה יתרונות ליבה
2.1 ידידותי לסביבה ואינו-רעיל, בהתאמה למגמות ייצור ירוקות
NMP (N-methylpyrrolidon), למרות שהוא ממס מצוין, יש לו רעילות רבייה והוא רשום כחומר מדאיג מאוד בתקנת REACH של האיחוד האירופי. עם יישום התקנות החדשות כגון תקנת הסוללות של האיחוד האירופי, חומרי סוללה המכילים NMP עומדים בפני בדיקה רגולטורית מחמירה יותר בעת ייצוא.
משחת CNT מוליך-על בסיס מים משתמשת במים כממס, מה שפותר את הבעיה הזו. כפי שהוכח בפטנט האחרון של Double Deer Battery, ציפוי מרוכב סופר-הידרופובי מוליך על בסיס מים-נוטש ממיסים אורגניים, ומשיג פריצת דרך באיזון בין עלות, הגנה על הסביבה וביצועים.
2.2 יתרון משמעותי בעלויות
המחיר של NMP משתנה באופן משמעותי, בעוד שעלות המים כמעט זניחה. למרות שהמשחה על בסיס-מים דורשת תוספת של חומר פיזור נוסף כדי לשמור על יציבות, העלות הכוללת עדיין נמוכה משמעותית מזו של מערכות מבוססות-שמן.
"הוספת משחת CNT על בסיס-מים כתוסף מוליך לתמיסות קתודה מבוססות-מים יכולה להוזיל מאוד עלויות, לשפר את הבטיחות האישית ולשפר את הבטיחות הסביבתית."
2.3 התאמה לתהליכי-ציפוי מהירים
לאחר אופטימיזציה, למשחה על בסיס מים-יש תכונות ריאולוגיות מצוינות, התומכת בתהליכי ציפוי-במהירות גבוהה. "המשחה המוליך המבוססת על מים- של שאנדונג טנפנג חדש משתמשת ב-CNT חד- בטוהר- גבוה כשלב המוליך ובמים כמדיום הפיזור. יש לה יציבות פיזור טובה ומאפייני הגנת הסביבה, והיא נמצאת בשימוש נרחב בציפוי אלקטרודות של סוללות ליתיום, סרטים מוליכים שקופים וציפוי שדה אנטי{7} אחרים, תהליכי ציפוי-במהירות גבוהה."
פרק 3: האתגר הגדול ביותר של מים-מערכות מבוססות: CNTs הם "מפחדים ממים"
לכל דבר יש שני צדדים. למרות שמערכות מבוססות מים- הן ידידותיות לסביבה וזולות, הן מתמודדות עם בעיה טכנית בסיסית: CNTs הינם הידרופוביים.
פני השטח של CNTs מורכבים מאטומי פחמן, המפגינים באופן טבעי הידרופוביות, מה שהופך אותם לנטייה מאוד להצטברות ולמשקעים במים. הננו-מבנה הדק והארוך של CNT-יחיד גורם לצינורות להסתבך זה עם זה, ויוצרים בקלות "כדורי חוט" סבוכים היטב שקשה לפזר אותם.
3.1 פריצת הדרך של שאנדונג טנפנג: פיזור יציב למשך שנה אחת ללא שקיעה
הצוות התמודד ישירות עם האתגר המשותף הזה בתעשייה. באמצעות מחקר תיאורטי ומספר רב של אימותים ניסיוניים, הם תכננו מערכת פיזור חדשה לגמרי המורכבת מחומרי שטח, מפזרים ומייצבים.
תוצאות המחקר הראו שהקשר בין ה"כמות" וה"איכות" של מפזר ה-CNT הבודד-הדופן אינו פרופורציונלי - במערכת החדשה, גם אם מוסיפים כמות קטנה של ממס אורגני למשחה המבוססת על מים, שקיעה.
מוצר זה מנצל במידה רבה את פוטנציאל המוליכות החשמלית של צינורות- חד דופן. ניתן להשתמש בו להכנת כמויות גדולות של סרטים מוליכים שקופים עם העברת אור גבוהה ועמידות משטח נמוכה באמצעות תהליכי ציפוי רטוב, והוא יכול לשמש גם כתוסף מוליך בתחומים כמו אנרגיה חדשה.
3.2 ניסוח מורכב: סינרגיה של CNTs + פחמן שחור + גרפן
בנוסף לאופטימיזציה של מערכת הפיזור, גישה נוספת היא שיפור הפיזור והמוליכות החשמלית באמצעות שילוב של חומרים מוליכים מרובים.
"נוזל מוליך מרוכב מרוכב-מבוסס-על בסיס-מוצק-גבוהה, חומרי הגלם להכנתו כוללים 2%-3% CNTs, 5%-6% פחמן שחור, 1.5%-2.5% גרפן, 1.5%-0% dispersant, 5%-0,5% dispersant, 5%-2. האיזון של מים דה-יונים באמצעות נתיב עיבוד המשלב כרסום כדורים, כרסום חרוזים והומוגניות, התקבל נוזל מוליך מרוכב בעל תוכן מוצק גבוה עם מוליכות חשמלית גבוהה ונזילות גבוהה.
היתרון של הניסוח המרוכב הזה טמון ב: פחמן שחור ממלא את הפערים בין CNTs, גרפן מספק רשת מוליכות דו-ממדית, והשלושה עובדים יחד לבניית מבנה מוליך תלת--ממדי, תוך שיפור יציבות הפיזור ויעילות מוליכות חשמלית.
פרק 4: נוף שוק - מי פורס מים-הדבקה מוליך מבוססת?
ככל שהטכנולוגיה של משחות מבוססות מים-תבשילה בהדרגה, יותר ויותר ארגונים מתחילים להיכנס למסלול הזה.
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. היא מפעל-היי-טק המתמקד במחקר ופיתוח, ייצור ומכירה של אבקת CNT חדשה- חד-דופן וסדרת מוצרי הדבק המוליך שלה. המוצרים העיקריים שלה כוללים: אבקת CNT חד-בטוהר-בדופן, משחה מוליכה על בסיס מים- ומשחה מוליכה על בסיס שמן NMP-. ניתן ליישם את המוצרים בתוספים מוליכים לאנודה וקתודה של סוללת ליתיום, פוטו-וולטאים, תאי דלק אנרגית מימן, שבבים מבוססי פחמן, התקנים ננו-אלקטרוניים, חיישנים, פלסטיק מוליכים, פולימרים מוליכים, לטקס אנטי-סטטי ותחומים אחרים.
Tanfeng מתמקדת במחקר, בפיתוח ובייצור של טכנולוגיית פיזור אבקת CNT- חד-ת ומשחה מוליך. החברה השיקה כעת סדרה של משחות CNT מוליכות-בטוהר-חד-דופן, המכסה הן מערכות מבוססות-שמן והן מערכות מבוססות-מים. המאפיינים העיקריים שלהם הם: תוכן מוצק מתכוונן, פיזור טוב, עלות-יעילות גבוהה, ידידותיות לסביבה ואי-רעילות, והם שברו בהצלחה את המונופול הבינלאומי.
המנהל הכללי של החברה הציג: "CNT שפותח בעצמנו-מתקדמים-יכולים לשפר משמעותית את המוליכות החשמלית וצפיפות האנרגיה של האנודות והקתודות של סוללות ליתיום, יכולים להחליף תוספים מוליכים פחמן שחור מסורתיים, ולשפר עוד יותר את הביצועים של תוספים מוליכים קונבנציונליים."
פרק 5: פרמטרי מוצר ותרחישי יישומים
5.1 פרמטרים אופייניים של מוצר
אם ניקח לדוגמה את המוצרים המיינסטרים בשוק, הפרמטרים העיקריים של משחת CNT מוליך-על בסיס מים הם כדלקמן:
| פָּרָמֶטֶר | ערך טיפוסי | תֵאוּר |
|---|---|---|
| תוכן CNT | 5% | משחת שיניים-כמו ריכוז גבוה |
| קוטר צינור | 1-2 ננומטר | צינור-דפנות יחיד |
| אורך צינור | פחות או שווה ל-50 מיקרומטר | יחס רוחב-גובה גבוה |
| חיי מדף | 180 ימים | אחסן במקום יבש בטמפרטורת החדר הרחק מאור |
| יציבות פיזור | גדול או שווה לשנה | - |
5.2 שדות יישום ראשיים
שדה אנרגיה:תוסף מוליך סוללת ליתיום - יכול ליצור רשת מוליכה יעילה, להפחית את ההתנגדות הפנימית של הסוללה, לשפר את ניצול הקיבולת הספציפית של חומרים פעילים, לשפר את צפיפות הספק של פריקת זרם- גבוהה ולהאריך את חיי השירות של הסוללה; חומרי אלקטרודה קבלים-על.
שדה ציפוי:ציפויים מוליכים (רכיבים אלקטרוניים, מיגון אלקטרומגנטי); ציפויים נגד-קורוזיה (הפחתת תכולת האבץ תוך שיפור הביצועים נגד-קורוזיה); ציפויים לפיזור תרמי (ציוד אלקטרוני, פיזור חום לרכב).
שדה חומר מרוכב:תוספים לפולימרים וגומי, שיפור תכונות מכניות, מוליכות חשמלית ויציבות תרמית, בשימוש בתעופה וחלל, רכב, ציוד ספורט וכו'.
שדה חיישן:חיישני גז, חיישנים ביו, המשמשים לניטור סביבתי, אבחון רפואי.
סרט אלקטרו-תרמי:חיים ארוכים, ריקבון נמוך, צריכת חשמל נמוכה, משמש לחימום, הפשרה.
פרק 6: היתרונות של שאנדונג טנפנג - מטכנולוגיית פיזור ועד יישום תיעוש
כיצרנית CNT, יתרונות הליבה שלנו בתחום ההדבקה-על בסיס מים באים לידי ביטוי בהיבטים הבאים:
ראשית, שליטה בטכנולוגיית הליבה של פיזור-על בסיס מים.המכשול הגדול ביותר עבור משחה מבוססת-מים היא טכנולוגיית הפיזור. באמצעות מערכת הפיזור ותהליכי שינוי פני השטח שפותחו בעצמנו, פתרנו את הבעיה של צבירה CNT במים. מערכת הפיזור המצוינת יכולה להשיג פיזור יציב של CNT-יחיד עם דופן במשחה על בסיס מים- למשך שנה אחת ללא שקיעה.
שנית, בקרת טומאה- מלאה בתהליך.טוהר הוא הנשמה של משחת CNT-יחידה. במהלך תהליך הייצור של המשחה המבוססת על מים- שלנו, כל אצווה של מוצר עוברת טיפול הסרה מגנטי קפדני כדי להבטיח שזיהומי מתכת נשלטים ברמת ה-ppm. זוהי ערובה הליבה לביצועים המצוינים של המוצר ולאיכותו היציבה.
שלישית, פריסת שרשרת מלאה- מאבקה להדבקה.אנחנו לא רק מייצרים אבקת CNT-יחידה, אלא גם מעבדים אותה למוצרי הדבקה-מוכנים-לשימוש-על מים. החברה הקימה מערכת ניהול איכות מלאה של ISO9001 והיא מקדמת באופן פעיל את הסמכת האיכות של תעשיית הרכב מסוג IATF16949, בונה מערכת בקרת איכות שלמה-תהליך ממחקר ופיתוח ועד לשירות.
רביעית, הבטחת קיבולת ייצור-בגדול.עם הצמיחה המהירה של הביקוש בשוק למשחה מבוססת-מים, אנו מרחיבים את כושר הייצור שלנו ללא הרף. מספר קווי ייצור של משחות מוליכות CNT הוכנסו כולם לפעולה. במקביל, אנו בונים קווי ייצור חדשים של משחת CNT-יחידה-בדופן, משיגים שיפור בו-זמני של משחה קונבנציונלית ושל-משחה גבוהה, ומספקים ללקוחות אספקת מוצרים יציבה בקנה מידה-.
נכון לעכשיו, מוצרי ה-CNT המוליכים מבוססי המים שלנו נמצאים בשימוש נרחב בתוספים מוליכים לסוללות ליתיום, ציפויים מוליכים, ציפויים אנטי-סטטיים ותחומים אחרים, כאשר ביצועי המוצר מגיעים לרמות מתקדמות בינלאומיות. ככל שהתקנות הסביבתיות מחמירות ולחצי העלויות עולה, משחת CNT מוליך מבוססת מים- עוברת מ"פתרון חלופי" ל"בחירה רגילה". אם אתם מחפשים פתרון מוליך CNT ידידותי לסביבה, יעיל ויציב, אנא אל תהסס לפנות אלינו.