Vodivá pasta z uhlíkových nanotrubiček je nepostradatelná vodivá přísada pro přípravu elektrod lithiových baterií. Cesta rozpouštědla pro pastu je rozdělena na tradiční systém na bázi NMP-na oleji-a nově vznikající systém na bázi vody-. Stále více výrobců baterií začíná zkoumat: bude rozpouštědlo NMP úplně nahrazeno? Jaký je skutečný pokrok-systému na bázi vody v oblasti lithiových baterií? Která procesní cesta by měla odpovídat vodivé pastě z uhlíkových nanotrubic? S implementací globální kontroly VOC a předpisů EU pro baterie se výběr cesty rozpouštědel stal klíčovým problémem při plánování výrobní linky a iteraci formulace. Tento článek v kombinaci s praxí hromadné výroby objektivně analyzuje trend nahrazování NMP, současný stav industrializace procesu založeného na vodě-a poskytuje řešení pro adaptaci vodivé pasty CNT.
1. NMP Solvent má dlouhodobý-trend nahrazování, ale nelze jej v krátkodobém horizontu zcela eliminovat
NMP, omezený ekologickými předpisy a náklady na obnovu, čelí neustálému trendu nahrazování; avšak omezená stabilitou katodových materiálů s vysokým -niklem NCM, ve střednědobém až dlouhodobém horizontu se vytvoří vzor „ropných-a vodních{2}}tras, které budou koexistovat dlouhodobě-, spíše než jednorázová{4}}úplná náhrada.
NMP (N-methylpyrrolidon) je vyhrazené rozpouštědlo pro pojivový systém PVDF a je také disperzním médiem pro tradiční vodivou pastu CNT na bázi oleje-. Předpisy EU REACH a domácí politiky kontroly VOC uvádějí NMP jako látku vzbuzující velké obavy. Problémy, jako je reprodukční toxicita, vysoké investice do regeneračního zařízení a kolísání cen surovin, nutí průmysl hledat alternativy.
Realita industrializace je však stejně jasná: materiály NCM s vysokým-niklem jsou náchylné k extrakci lithia a rozpouštění přechodného kovu při kontaktu s vodou, což koroduje hliníkový sběrač proudu. Pasty na-vodní bázi pro vysoce-hutné silné elektrody jsou náchylnější k praskání elektrodového listu. Mnoho předních společností vyrábějících baterie používá strategii postupného přepínání: výrobní linky anody a LFP upřednostňují konverzi na bázi vody-, zatímco výrobní linky s vysokým-niklem si zachovávají proces na bázi NMP-na bázi ropy-.
Kvantitativní srovnání NMP-systému na bázi ropy-a systému na bázi vody-
| Srovnávací rozměr | NMP-systém na bázi oleje-(vodivá pasta CNT na bázi oleje-) | Vodní-systém (vodivá pasta CNT-na vodní bázi) | Průmyslový dopad |
|---|---|---|---|
| Základní rozpouštědlo | NMP organické rozpouštědlo | Deionizovaná voda | Na bázi vody-výrazně snižuje náklady na pořízení rozpouštědla |
| Odpovídající pořadač | PVDF | CMC/SBR, kyselina polyakrylová-na vodní bázi | Pojivové systémy nelze libovolně míchat |
| Environmentální tlak | Vysoká, vyžaduje velké zotavovací zařízení | Nízké, výrazně snížené emise VOC | Bateriové závody vyvážející do zámoří preferují vodní{0}}cestu |
| Stabilita pasty | Dlouhá doba skladování, CNT nejsou náchylné k aglomeraci | Citlivý na pH, vyžaduje speciální dispergační činidlo CNT | Ladění složení pasty na{0}}vodné bázi má vyšší práh |
| Vhodné katodové materiály | LFP, celá řada NCM/NCA | Zralý pro LFP; NCM s vysokým-niklem se stále průběžně ověřuje | Špičkový{0}}výkonový NCM stále z velké části používá systém založený na NMP- |
| Spotřeba energie při sušení nátěru | Vysoká, vyžaduje systém regenerace rozpouštědla | Relativně nízká, šetří investice do obnovy NMP | Nové výrobní linky na skladování energie mají díky řešením na bázi vody-cenovou výhodu |
| Obtížnost disperze CNT | Střední, CNT mají vynikající kompatibilitu | Relativně vysoké CNT jsou hydrofobní a náchylné k aglomeraci | Vyžaduje od výrobce-před-upravenou vyhrazenou vodu{2}}vodivou pastu CNT |
Odkaz:Věda a technologie skladování energieprůmyslová kontrola a veřejně dostupná data o procesech z-prvních továren na baterie. Mnoho společností při přeměně selhává, protože přímo používají olejovou -vodivou pastu CNT na bázi vody-, což vede k flokulaci, sedimentaci a selhání při budování vodivé sítě. Shandong Tanfeng nezávisle vyvinul vodivé pasty CNT vhodné pro oba systémy: pasta na bázi oleje- přísně kontroluje indikátory vlhkosti; pasta na bázi vody- využívá technologii úpravy povrchu CNT ke zlepšení hydrofobnosti a snížení rizika aglomerace.
2. Aktuální stav použití systémů na bázi vody- v lithiových bateriích
Proces výroby lithiových bateriových anod-na bázi vody byl plně popularizován; LFP katody dosáhly pronikání do hromadné výroby v malém-měřítku; vodná-cesta pro vysoko-niklové NCM katody je stále ve fázi pilotního a malosériového ověřování-, přičemž před velkou-industrializací je stále potřeba provést cyklus technického průlomu.
2.1 Vodní-anody (grafitové/křemíkové-uhlíkové anody): vyzrálá aplikace ve velkém-měřítku
Grafitové anody již dlouho široce přijaly systém CMC+SBR na bázi vody-a vodivá pasta CNT na bázi vody-je velmi široce používána. V konvenčních grafitových anodových systémech je proces na bázi vody- technicky stabilní s regulovatelným výtěžkem. Domácí akumulátory energie a anody dvou-baterií kol jsou téměř výhradně na vodní- bázi.
Scénář pro křemíkové-uhlíkové kompozitní anody je jasně odlišný: běžný křemíkový-uhlík se může pokusit o systém na bázi vody-; anody s vysokým -křemíkovým-obsahem častěji používají řešení na bázi NMP-na bázi oleje-k zmírnění hydrolýzy křemíkových částic a rozpadu cyklu.
2.2 Vodní-katody LFP: Stabilní pronikání do hromadné výroby
LFP má vynikající chemickou stabilitu a vynikající odolnost proti hydrolýze, díky čemuž je nejlepším vstupním bodem pro katodový proces na bázi vody-. Mnoho výrobců akumulátorů energie přímo plánuje řešení katod na bázi vody pro nové výrobní linky, spárované s vyhrazenou vodivou pastou CNT na bázi vody-, která účinně snižuje investice do zařízení NMP a náklady na provoz a údržbu z hlediska ochrany životního prostředí. Omezení proudu se soustředí na proces sušení elektrodového plátu se silným povlakem a řízení flexibility elektrodového plátu.
2.3 Vodné-vysoko{2}}niklové NCM katody: Dosud nebyly sériově vyráběny
Materiály NCM s vysokým-niklem mají vysokou chemickou aktivitu. Při kontaktu s vodou dochází k vedlejším reakcím, které způsobují prudké zvýšení alkality suspenze, korozi hliníkové fólie a snížení životnosti buněčného cyklu. V současné době průmysl zmírňuje defekty hlavně pomocí povrchové úpravy materiálu, přísad do pufru pH a nových pojiv na bázi vody-, ale celková výtěžnost a životnost cyklu stále nemohou odpovídat vyspělé cestě NMP. Výkonné-baterie pro osobní automobily prozatím rychle nepřejdou na vodní-katody.
Core Pain Points of the Water-Based Process
Hydrofobní povaha CNT znamená, že běžný prášek přímo vstupující do vody se velmi snadno aglomeruje; musí být použita vodivá pasta CNT-na vodní bázi.
Vyšší povrchové napětí vody způsobuje, že tlusté-potažené elektrodové listy jsou náchylné k nerovnoměrnému vysychání, praskání a odlupování materiálu.
Reologie kaše je citlivá na teplotu a pH, s úzkým oknem kontroly výroby.
Společnost Shandong Tanfeng optimalizovala složení vodivé pasty CNT na bázi vody -pro scénáře lithiových baterií na bázi vody-, poskytuje doporučené rozsahy přizpůsobení pH, snižuje gelovatění kaše a problémy s vrstvením a pomáhá společnostem vyrábějícím baterie zkrátit cyklus ladění procesu.
3. Jak sladit vodivou pastu z uhlíkových nanotrubiček s cestou rozpouštědla? Praktický průvodce výběrem
Jakmile je určena cesta rozpouštědla, systém vodivé pasty CNT jí musí odpovídat. Svévolné mísení past na -vodě a oleji-je zakázáno; prioritou by mělo být potvrzení systému kompatibility pasty u výrobce suroviny.
Scénář 1: Výrobní linka si zachovává proces založený na NMP-na oleji-(ternární výkon, vysoko-niklové baterie, vysoce-křemíkové anody)
Doporučeno:Vodivá pasta CNT na -olejové{1}} bázi NMP.
výhody:CNT jsou plně rozptýlené, skladování pasty je stabilní, kompatibilní s PVDF pojivem, vhodné pro všechny typy katodových materiálů a vodivá síť funguje stabilně. Vodivá pasta CNT na bázi oleje- Shandong Tanfeng přísně kontroluje vlhkost 1500 ppm nebo méně, aby se zabránilo gelovatění PVDF, takže je vhodná pro velkosériovou výrobu 4680 velkých válcových a vysokorychlostních-baterií.
Scénář 2: Plán výrobní linky Vodní-trasa (akumulace energie LFP, grafitové anody, anti-statické povlaky)
Doporučeno:Vodivá pasta CNT-na vodní bázi.
Je nutné zvolit povrchovou-upravenou lithiovou-baterii-vyhrazené třídy; Prášek CNT by zákazník neměl přímo rozptýlit do vody. Vodivá pasta CNT-na vodní bázi Shandong Tanfeng využívá vlastní-vyvinutý disperzní systém, díky kterému zákazníci nemusí kupovat další velká množství dispergačního činidla. Je kompatibilní s pojivovými systémy na bázi vody- CMC/SBR a splňuje požadavky na snížení nákladů a ekologickou výrobu akumulátorů energie.
Časté chyby při výběru
Věřit, že „vodná-pasta je levnější“, a slepě dovybavovat výrobní linky, ignorovat náklady na ladění procesů a ztráty na výnosech.
Přímé přidávání -vodivé pasty CNT na bázi oleje do mísicích nádrží-na vodní bázi, což způsobuje vločkování a sešrotování kalu.
Používání běžného prášku CNT v systémech na bázi vody-, což má za následek nedostatečnou disperzi, zvýšené množství přísady a vyšší vnitřní odpor.
4. Prognóza rozvoje průmyslové cesty a doporučení pro implementaci továrny
V krátkodobém horizontu (3-5 let) se bude paralelně vyvíjet systém NMP na bázi ropy-a systém na bázi vody-. Akumulace energie a baterie pro nízkorychlostní přepravu urychlují přechod na vodu-; Baterie špičkových-automobilů stále využívají převážně olej-založený proces. U nových výrobních linek se doporučuje vyhradit si prostor pro konverzi kompatibility dvou linek.
Pro nové energetické společnosti, které plánují modernizace receptur nebo modernizace výrobní linky, lze odkázat na následující implementační nápady:
Rozlišení umístění produktu:U produktů zaměřujících se na skladování energie a LFP upřednostňujte vodní{0}}cestu a spojte se se vzorky vodivé pasty CNT na bázi vody-; u špičkových-high-end high-niklových a vysoce-křemíkových anod pokračujte v krátkodobé optimalizaci systému na bázi NMP-na bázi ropy-.
Souběžné testování materiálu:Při přeměně rozpouštědlové cesty musí pojivo a vodivá pasta CNT současně projít gradientovým testováním; jediná surovina by se neměla měnit sama.
Předem kontaktujte výrobce pasty 正规:Vyžádejte si malé vzorky odpovídajícího systému pro ověření stability pasty, odporu elektrody a výkonu buněčného cyklu.
Shandong Tanfeng New Material, jako profesionální výrobce vodivých past CNT, současně hromadně -vyrábí vodivé pasty CNT na bázi NMP-na oleji- a vodivé pasty CNT na bázi vody-, které pokrývají kategorie MWCNT a FWCNT. Na základě bateriového systému zákazníka a stávajícího postupu rozpouštědel na výrobní lince mohou poskytnout testování vzorků a pokyny k procesu disperze, což nabízí jedno{5}}řešení pro výběr vodivé pasty CNT, kompatibilitu pasty a problémy s aglomerací disperze.