מהן הדרישות השונות לננו-צינוריות פחמן בסוללות-מצב מוצק לעומת נתרן-סוללות יון?

תמיסה מוליכה של ננו-צינורית פחמן

שאנדונג Tanfeng New Material Technology Co., Ltd

1. "ההבדלים הגנטיים" בין שני סוגי הסוללות

למרות שגם סוללות-מצב מוצק וגם סוללות נתרן-יון נמצאות באור הזרקורים כטכנולוגיות הסוללות של-הדור הבא, ההיגיון הבסיסי שלהן לדרישת CNT שונה לחלוטין.

המטרה של סוללות-מצב מוצק היא "אנרגיה בטוחה וגבוהה יותר" - החלפת אלקטרוליטים נוזליים באלקטרוליטים מוצקים-כדי לפתור באופן יסודי את בעיית הבריחה התרמית. עם זאת,-התמורה היא במגע-ממשק ממשק מוצק גרוע ויעילות הובלת יונים נמוכה, שהם המכשולים הגדולים ביותר לתיעוש של סוללות-מצב מוצק.

המטרה של סוללות -נתרן היא "זול יותר ובר קיימא" - משאבי נתרן נמצאים בשפע, והעלות נמוכה בהרבה מזו של ליתיום. החיסרון-הוא שהרדיוס היוני של נתרן גדול ב-34% מזה של ליתיום, מה שמקשה על אינטרקלציה ו-deintercalation. בנוסף, המוליכות החשמלית הפנימית של החומרים חלשה, וכתוצאה מכך צפיפות אנרגיה נמוכה מטבעה.

ה"גנים" השונים של שני סוגי הסוללות הללו קובעים את התפקידים השונים לחלוטין של CNTs ממלאים בכל אחד מהם.

2. סוללות-מצב מוצק: SWCNTs הם "חומר המאפשר מפתח"

2.1 שלושה צווארי בקבוק עיקריים של סוללות מוצקות-

העברת סוללות-מצב מוצק מהמעבדה לייצור המוני עומדת בפני שלושה אתגרי ליבה:

2.2 הערך הייחודי של SWCNTs

מחקר של שאנדונג טנפנג מצביע על כך ש-SWCNTs יכולים לטפל באופן שיטתי בשלושת צווארי הבקבוק הללו:

ראשית, בניית רשת מוליכה תלת ממדית-.למכשירי SWCNT יש ננו-מבנה חד-ממדי- ומאפייני העברה של אלקטרונים בליסטיים, עם מוליכות חשמלית פי 1000 מזו של נחושת. עם תוספת קטנה בלבד, הם יכולים ליצור רשת מוליכות רציפה תלת ממדית בתוך האלקטרודה, ולשפר משמעותית את המוליכות האלקטרונית של סוללות מוצק- ולהפחית את ההתנגדות הפנימית.

שנית, שיפור מגע הממשק.הגמישות הגבוהה של SWCNTs מאפשרת להם להתאים באופן הדוק לפערים בקנה מידה מיקרו- בין האלקטרודה והאלקטרוליט, להקטין את הפסדי המגע ולהפחית ביעילות את עכבת הממשק.

שלישית, הרחבת נפח חציצה.אנודות המבוססות על-סיליקון חוות הרחבת נפח של עד 300% במהלך טעינה/פריקה, מה שעלול להוביל בקלות לפירוק חלקיקים ולקריסת מבנה. SWCNTs יכולים ליצור רשת תמיכה גמישה בין חלקיקי סיליקון, הפועלים כמו "ננו-קפיצים" כדי לספוג לחץ, לשמור על שלמות האלקטרודות ולשפר משמעותית את חיי מחזור הסוללה.

2.3 אימות תעשייתי: כבר מיושם על ידי שאנדונג טנפנג

חברות מקומיות גדולות שחוקרות ומפתחות סוללות-מצב מוצק/חצי-מצב מוצק- הן לקוחות של שאנדונג טנפנג. החברה מחזיקה בנתח מסוים מאספקת ה-CNT בתחום סוללות-מצב מוצק ומספקת מוצרים קשורים ליצרני סוללות מוצקים- בחו"ל.

מסקנה מרכזית:עבור סוללות-מצב מוצק, SWCNTs הם "חובה-," לא "נחמד-להי-".

3. סוללות נתרן-יון: CNTs הם "משפר ביצועים"

3.1 אתגר המוליכות של -סוללות יון נתרן

החומרים המשמשים בסוללות -נתרן הינם בעלי מוליכות חשמלית חלשה וצפיפות אנרגיה נמוכה מטבעם. לכן, הם דורשים תוספים מוליכים טובים יותר כדי להסתגל בהתאם, מפחיתים את תפוסת החלל, מגדילים את צפיפות האנרגיה הנפחית ויוצרים רשת מוליכה יעילה.

מחקר אקדמי גם אישר את ערך היישום החשוב של CNTs בסוללות -נתרן יון. חומרי פחמן, עם המוליכות החשמלית הגבוהה, הגיוון המבני והעלות הנמוכה שלהם, נחקרו רבות לשימוש כאנודות בסוללות -יון נתרן. CNTs, עם שטח הפנים הספציפי הגבוה שלהם וביצועים אלקטרוכימיים מצוינים, משכו תשומת לב משמעותית בתחום סוללת -הנתרן.

3.2 דרישות ליבה של -סוללות יון נתרן עבור CNTs

שלא כמו סוללות-מצב מוצק, הדרישות של סוללות נתרן-יון עבור CNTs באות לידי ביטוי בעיקר בהיבטים הבאים:

יצרנים גדולים החוקרים כיום סוללות נתרן- הם לקוחות של החברה, וכמה לקוחות כבר השתמשו במוצרי ה-SWCNT של החברה בתוכניות המחקר והפיתוח של סוללות הנתרן שלהם.

משמעות הדבר היא שאפילו עבור מסלול סוללת הנתרן-הנמוך-, פתרונות-מתקדמים דורשים גם SWCNT בעלי ביצועים גבוהים- כדי לתמוך בהם.

4. השוואת שימוש: עוצמת הביקוש עבור CNTs על פני מערכות שונות

לשני תרחישי היישום של אנודות סיליקון-פחמן וקתודות טרינריות-ניקל גבוהות יש דרישות ביצועים גבוהות יותר ולכן דורשות כמויות גדולות יותר של CNTs.

ההיגיון מאחורי הערכה זו ברור:

סוללות מוצק-כרוכים בבעיות מורכבות כגון-ממשקים מוצקים והרחבת נפח, וכתוצאה מכך עוצמת הביקוש הגבוהה ביותר עבור CNTs (במיוחד SWCNTs).

סוללות נתרן-יון, למרות שדורשים CNTs לשיפור מוליכות, יש דרישות ביצועים כוללות פחות מחמירות מאלו של אנודות סיליקון-פחמן וקתודות טרינריות-ניקל גבוהות, ולכן דורשות כמויות קטנות יותר יחסית.

מנקודת מבט של מפת דרכים טכנולוגית ובהתבסס על המאפיינים הבסיסיים של החומרים, לנתיבי טכנולוגיה עם דרישות ביצועים גבוהות, כגון סוללות-מצב מוצק, יהיה דרישה חזקה יותר למוצרי SWCNT.

5. מדריך לבחירה: טבלה אחת כדי להבין את הבחירה שלך

תקציר במשפט אחד:

סוללות מוצק-:SWCNTs חיוניים, עם שימוש גבוה וביקוש חזק.

סוללות נתרן-יון:יש צורך ב-CNT (במיוחד ב-SWCNT) כדי לשפר את הביצועים, אך הכמות הנדרשת קטנה יחסית.

6. היתרונות של שאנדונג טנפנג

כיצרנית CNT מקצועית, ההסדר הכולל שלנו בתחומי סוללת-מצב מוצק וסוללת נתרן-מציע את היתרונות הבאים:

ראשית, כיסוי קו מוצרים מלא.אנו מספקים גם מוצרי SWCNT וגם מוצרי MWCNT, העונים על הצרכים של מסלולי טכנולוגיה שונים כגון סוללות-מצב מוצק, סוללות חצי-מצב מוצק- וסוללות נתרן-יון.

שנית, מוביל אימות תיעוש.מוצרי ה-SWCNT שלנו נדגמו למספר חברות מובילות של -סוללות מוצק ונתרן-יון. חלקם כבר השיגו משלוחים-קטנים, והתקדמות אימות הלקוחות שלנו היא המובילה.

שלישית, הבטחת כושר הייצור.עם הרחבה מתמשכת של כושר הייצור של ה-SWCNT שלנו, אנו יכולים לספק ללקוחות אספקת מוצרים יציבה,-בקנה מידה, ומציעה הבטחת חומרים לתיעוש של סוללות-מצב מוצק וסוללות נתרן-יון.

רביעית, תמיכה טכנית באפליקציה.נותנים מענה לצרכים המיוחדים של סוללות-מצב מוצק וסוללות נתרן-יון, אנו מספקים תמיכה טכנית מקיפה-מתהליכי פיזור ואופטימיזציה של ניסוחים ועד לבדיקת תאים-בעזרה ללקוחות להשלים במהירות שילוב חומרים.

נכון לעכשיו, מוצרי ה-CNT שלנו נמצאים בשימוש נרחב בכלי רכב אנרגיה חדשים, אחסון אנרגיה, מוצרי אלקטרוניקה ותחומים אחרים. ככל שהתיעוש של סוללות-מצב מוצק וסוללות נתרן-יון מואץ, אנו מצפים לשתף פעולה עם לקוחות נוספים כדי לקדם את הפריסה של טכנולוגיות הסוללה-הבא.