
1. מדוע סוללות ליתיום זקוקות לתוספות מוליכות?
תוספים מוליכים הם "כביש האלקטרונים" של אלקטרודות סוללות ליתיום, האחראיות להולכה מהירה של אלקטרונים שנוצרו על ידי חומרים פעילים לקולט הזרם, תוך קביעה ישירה של התנגדות פנימית של סוללה, יכולת קצב וחיי מחזור.
לחומרי קתודה של סוללת ליתיום (כגון פוספט ליתיום ברזל וחומרים טרינריים) יש מוליכות פנימית ירודה, ולכן יש להוסיף תוספים מוליכים כדי לבנות רשת הובלה יעילה של אלקטרונים.
מצב הבחירה והפיזור של תוספים מוליכים משפיעים ישירות על שלושה אינדיקטורים מרכזיים:
התנגדות פנימית של הסוללה:רשת מוליכה לא שלמה → התנגדות פנימית מוגברת → ייצור חום מוגבר
יכולת דירוג:יעילות תוספים מוליכים לא מספקת ← ביצועי קיבולת מוגבלים במהלך פריקת זרם- גבוהה
חיי מחזור:היכולת של הרשת המוליכה לשמור על יציבות במהלך שינויי נפח בטעינה ובפריקה
2. ננו-צינוריות פחמן מול שחור פחמן: שלושה יתרונות ליבה
ננו-צינוריות פחמן עדיפות באופן גורף על פני פחמן שחור במבנה המוליך, בכמות ההוספה ויציבות המחזור לטווח ארוך.- ההבדל העיקרי טמון ב"הולכה קו" לעומת "מגע נקודתי".
2.1 מבנה מוליך: מגע נקודתי לעומת מגע קו
פחמן שחור קיים כחלקיקי שרשרת/חרוזים תלת מימדיים-מסועפים-, עם נתיבים מוליכים הנוצרים באמצעות חפיפה של "מגע נקודתי" בין חלקיקים. הבעיה עם המבנה הזה היא שברגע שהאלקטרודה עוברת שינויים בנפח במהלך טעינה ופריקה, המגעים הנקודתיים יכולים בקלות "להתפרק", ולהרוס את הרשת המוליכה.
לננו-צינוריות פחמן יש מבנה צינורי-חד מימדי עם יחס גובה-רוחב- גבוה במיוחד, המאפשר להם "לחדור" דרך פנים האלקטרודה כדי ליצור נתיב הובלה של אלקטרונים רציף ומלא. זה שווה ערך להנחת "כביש אלקטרוני" באלקטרודה, שאינו מושפע מתזוזת חלקיקים.
השוואה בין המבנים של פחמן שחור מוליך, ננו-צינורות פחמן וגרפן כשלושת התוספים המוליכים העיקריים:
| מימד השוואה | שחור פחמן מוליך | ננו-צינוריות פחמן (CNT) | גרפן |
|---|---|---|---|
| מבנה מוליך | תלת-מגע שרשרת מסועפת/נקודת מגע | הולכת קו לטווח ארוך-חד ממדית- | הולכה מישורית דו-מימדית |
| יכולת הולכה | טוֹב | מְעוּלֶה | השכבה העליונה- |
| כמות תוספת אופטימלית | 0.5%-3% | 0.2%-1% | 0.1%-0.5% |
| יכולת עיבוד אלקטרודה | ציפוי חלק | צמיגות מעט גבוהה | קל לצבור |
| מיקום ליבה | שכבת בסיס כללית | קצב גבוה, מחזור ארוך | מוליכות אולטימטיבית |
2.2 כמות תוספת:-שליש מהמינון לתוצאות טובות יותר
כמות התוספת של משחה מוליך CNT היא רק 0.5%-1%. כאשר משתמשים בפחמן שחור מוליך בלבד, כמות התוספת המקובלת היא 2%-3%.
משמעות הדבר היא: שימוש בחלק אחד של CNT יכול להחליף 2-3 חלקים של פחמן שחור, לחסוך במקום התפוס על ידי התוסף המוליך ולאפשר מילוי חומר פעיל יותר לתוך האלקטרודה - שיפור ישיר של צפיפות האנרגיה של הסוללה.
2.3 רכיבה על אופניים ובטיחות: חיי סוללה ארוכים יותר, פעולה בטוחה יותר
מחקר השווה את הביצועים של CNT ו-Super P בסוללות ליתיום ברזל פוספט:
| מחוון ביצועים | ניסוח סופר P | ניסוח CNT |
|---|---|---|
| טמפרטורת פני הסוללה בפריקה של 10C | 68 מעלות | 49 מעלות (מופחת ב-19 מעלות) |
| מינון תוסף מוליך | קו בסיס | רק 1/3 |
| רכיבה על אופניים-בטמפרטורה גבוהה ב-45 מעלות | קו בסיס | מעולה יותר |
ניסוח ה-CNT משתמש רק ב-1/3 מהתוסף המוליך, אך משיג טמפרטורת פני הסוללה נמוכה יותר וביצועים טובים יותר של-מחזורי טמפרטורות גבוהות - כלומר סוללות בטוחות יותר ועמידות יותר-.
3. שאנדונג טנפנג חומר חדש: ספק-איכותי של משחה מוליך CNT
משחת ננו-צינורות פחמן מסדרת FB121 של שאנדונג Tanfeng New Material היא בעלת איכות מעולה, עם זיהומי Fe שפחות או שווה ל-30 ppm. יש צורך בתוספת של 0.5%-1% בלבד כדי לשפר משמעותית את ביצועי הסוללה.
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. מספקת מוצרי משחה מוליכה ננו-צינורית פחמן באיכות-גבוהה. הפרמטרים העיקריים של סדרת מוצר הליבה FB121 הם כדלקמן:
| פָּרָמֶטֶר | מפרט סדרת FB121 |
|---|---|
| הוֹפָעָה | משחה שחורה |
| תוכן מוצק | 6.0±0.20% |
| תוכן CNT | 5.0±0.15% |
| תוכן מפזר | 1.0±0.05% |
| צמיגות הדבק | פחות או שווה ל-3000 mPa·s |
| תכולת לחות | פחות או שווה ל-1000 עמודים לדקה |
| פה טומאה | פחות או שווה ל-30 עמודים לדקה |
| Cr/Ni/Cu/Zn/Co | כל אחד פחות או שווה ל-5 עמודים לדקה |
יתרונות ליבה:
טוהר גבוה:זיהומי Fe נשלטים מתחת ל-30 ppm, טוב משמעותית מרמות התעשייה
פיזור יציב:משתמש בתהליך פיזור ייחודי, יציב יותר מ-3 חודשים
מוכן לשימוש:זמין במערכות מבוססות-NMP ובמערכות מבוססות מים-לנוחות הלקוח
יישום רחב:משרת סוללות חדשות לרכבי אנרגיה, סוללות אחסון אנרגיה ותחומים אחרים
עם תוכן CNT של 5%, לקוחות יכולים להוסיף ישירות 0.5%-1% כדי להשיג תוצאות מוליכות בעלות ביצועים גבוהים.
סיכום-משפט אחד:היתרון המרכזי של ננו-שפופרות פחמן בהשוואה לפחמן שחור הוא "לעשות יותר בפחות" - בהפחתת כמות התוספת מ-3% ל-0.5%, תוך השגת התנגדות פנימית נמוכה יותר של הסוללה, מחזורי טמפרטורות גבוהות-יציבות יותר ועליית טמפרטורה נמוכה יותר במהלך הפריקה. המשחה המוליך מסדרת FB121 של שאנדונג Tanfeng New Material מספקת את הבטחת חומר הגלם האיכותי ביותר לפתרון המוליך הזה של "סינרגיה נקודתית-.

