Johtava hiilinanoputkitahna on välttämätön johtava lisäaine litiumakkuelektrodien valmistukseen. Tahnan liuotinreitti on jaettu perinteiseen NMP-pohjaiseen öljy-pohjaiseen järjestelmään ja uusiin vesi-pohjaiseen järjestelmään. Yhä useammat akkuvalmistajat alkavat tutkia: korvataanko NMP-liuotin kokonaan? Mikä on vesipohjaisen järjestelmän todellinen edistyminen-litiumakkujen alalla? Minkä prosessireitin tulisi sopia hiilinanoputken johtavaan tahnaan? Globaalin VOC-valvonnan ja EU:n akkumääräysten käyttöönoton myötä liuotinreitin valinnasta on tullut keskeinen kysymys tuotantolinjojen suunnittelussa ja formuloinnin iteraatiossa. Tämä artikkeli yhdistettynä massatuotantokäytäntöön analysoi objektiivisesti NMP-korvaustrendiä, vesipohjaisen prosessin nykyistä teollistumisen tilaa ja tarjoaa CNT-johtavan tahnan mukautusratkaisuja.
1. NMP-liuottimella on pitkäaikainen-korvaussuuntaus, mutta sitä ei voida poistaa kokonaan lyhyellä aikavälillä
Ympäristömääräysten ja hyödyntämiskustannusten rajoittamana NMP:tä on jatkuvasti vaihdettava; Kuitenkin korkean -nikkelipitoisten NCM-katodimateriaalien stabiilisuus rajoittaa, keskipitkällä tai pitkällä aikavälillä muodostuu "öljy-- ja vesi{2}}pohjaisten reittien,-jonka aikavälillä" malli kertaluonteisen täydellisen korvaamisen sijaan.
NMP (N-metyylipyrrolidoni) on PVDF-sideainejärjestelmälle tarkoitettu liuotin, ja se on myös dispersioväliaine perinteiselle öljy--pohjaiselle johtavalle CNT-pastalle. EU:n REACH-säännöksissä ja kansallisissa VOC-valvontapolitiikoissa NMP luetellaan erittäin huolestuttavana aineena. Ongelmat, kuten sen lisääntymismyrkyllisyys, suuret investoinnit talteenottolaitteisiin ja raaka-aineiden hintojen vaihtelut, pakottavat teollisuuden etsimään vaihtoehtoja.
Teollistumisen todellisuus on kuitenkin yhtä selvä: runsas-nikkeli-NCM-materiaalit ovat alttiita litiumin uuttamiselle ja siirtymämetallin liukenemiselle joutuessaan kosketuksiin veden kanssa, mikä syövyttää alumiinivirran kerääjää. Vesi--pohjaiset tahnat, jotka on tarkoitettu erittäin-tiivistyville paksuille elektrodeille, ovat alttiimpia elektrodilevyn halkeilulle. Monet johtavat akkuyritykset omaksuvat vaiheittaisen vaihtostrategian: anodi- ja LFP-tuotantolinjat priorisoivat vesi{5}}muunnoksen, kun taas-nikkelivoimakkaat tuotantolinjat säilyttävät NMP-öljypohjaisen{8}}prosessin.
NMP{0}}öljy-pohjaisen järjestelmän ja vesi-pohjaisen järjestelmän kvantitatiivinen vertailu
| Vertailumitta | NMP-öljypohjainen-järjestelmä (öljy-pohjainen CNT-johtava pasta) | Vesi-Ohjausjärjestelmä (vesipohjainen-CNT-johtava tahna) | Teollisuuden vaikutus |
|---|---|---|---|
| Ydinliuotin | NMP orgaaninen liuotin | Deionisoitu vesi | Vesi{0}}pohjainen vähentää merkittävästi liuottimien hankintakustannuksia |
| Sopiva sideaine | PVDF | CMC/SBR, vesi{0}}pohjainen polyakryylihappo | Sideainejärjestelmiä ei voi mielivaltaisesti sekoittaa |
| Ympäristön paine | Korkea, vaatii suuria talteenottolaitteita | Alhaiset VOC-päästöt vähentyneet merkittävästi | Ulkomaille vievät akkulaitokset suosivat vesi{0}}pohjaista reittiä |
| Liitä vakaus | Pitkä säilytysaika, CNT:t eivät ole alttiita agglomeroitumiselle | Herkkä pH:lle, vaatii erityistä CNT-dispergointiainetta | Vesi{0}}pohjaisella tahnakoostumuksen virheenkorjauksella on korkeampi kynnys |
| Sopivat katodimateriaalit | LFP, täysi valikoima NCM/NCA | Aikuinen LFP:lle; korkean{0}}nikkelin NCM:ää varmistetaan edelleen jatkuvasti | Korkean{0}}teholuokan NCM käyttää edelleen suurelta osin NMP{1}}pohjaista järjestelmää |
| Pinnoitteen kuivumisen energiankulutus | Korkea, vaatii liuottimen talteenottojärjestelmän | Suhteellisen alhainen, säästää NMP-palautusinvestointeja | Uusilla energian varastointilinjoilla on kustannusetu vesi{0}}pohjaisten ratkaisujen ansiosta |
| CNT-dispersion vaikeus | Keskitasoisilla CNT:illä on erinomainen yhteensopivuus | Suhteellisen korkeat CNT:t ovat hydrofobisia ja alttiita agglomeroitumiselle | Vaatii valmistajan-esikäsitellyn-vesipohjaisen CNT-johtavan tahnan |
Viite:Energian varastointitiede ja -tekniikkaalan katsaus ja julkisesti saatavilla olevat prosessitiedot{0}}ensimmäisen tason akkutehtailta. Monet yritykset epäonnistuvat muuntamisessa, koska ne käyttävät suoraan öljy-johtavaa CNT-pastaa vesi-pohjaisissa järjestelmissä, mikä johtaa flokkulaatioon, sedimentaatioon ja sähköä johtavan verkon rakentamisen epäonnistumiseen. Shandong Tanfeng on kehittänyt itsenäisesti johtavia CNT-tahnoja, jotka sopivat molempiin järjestelmiin: öljy{5}}pohjainen tahna valvoo tarkasti kosteusindikaattoreita; vesi{6}}pohjaisessa tahnassa käytetään CNT-pinnan modifiointitekniikkaa hydrofobisuuden parantamiseksi ja agglomeroitumisriskin vähentämiseksi.
2. Litiumparistojen vesi-pohjaisten järjestelmien todellinen käyttötila
Vesipohjainen{0}}prosessi litiumpariston anodeille on tullut täysin suosituksi. LFP-katodit ovat saavuttaneet pienen-mittakaavan massatuotannon levinneisyyden; korkean-nikkelin NCM-katodien vesi-reitti on edelleen pilotti- ja pieni{4}}erävarmennusvaiheessa, ja tekninen läpimurtojakso tarvitaan vielä ennen laajamittainen teollistumista.
2.1 Vesi-anodit (grafiitti/pii-hiilianodit): Aikuiset suuret-mittakaavaiset sovellukset
Grafiittianodit ovat pitkään ottaneet laajalti käyttöön CMC+SBR-vesipohjaisen järjestelmän, ja vesi-johtavaa CNT-tahnaa käytetään erittäin laajalti. Perinteisissä grafiittianodijärjestelmissä vesi{4}}pohjainen prosessi on teknisesti vakaa ja tuotto on hallittavissa. Kotitalousenergian varastointiakut ja kaksi-pyöräakun anodia ovat lähes kokonaan vesi{7}}pohjaisia.
Pii{0}}hiilikomposiittianodien skenaario on selkeästi erilainen: tavallinen pii-hiili voi yrittää vesi-pohjaista järjestelmää; korkean-pii-pitoisuuden anodit käyttävät useammin NMP-pohjaista öljy-liuosta helpottamaan piihiukkasten hydrolyysiä ja syklin hajoamista.
2.2 Vesipohjaiset-LFP-katodit: Tasainen massatuotanto
LFP:llä on erinomainen kemiallinen stabiilius ja erinomainen hydrolyysinkestävyys, joten se on paras lähtökohta vesi{0}}katodiprosessille. Monet energiaa varastoivien akkujen valmistajat suunnittelevat suoraan vesi-pohjaisia katodiratkaisuja uusille tuotantolinjoille, jotka on yhdistetty erityiseen vesi-pohjaiseen CNT-johtavaan tahnaan, mikä vähentää tehokkaasti NMP-laitteiden investointeja sekä ympäristön käyttö- ja ylläpitokustannuksia. Nykyiset rajoitukset keskittyvät paksupäällysteisen elektrodilevyn kuivausprosessiin ja elektrodilevyn joustavuuden hallintaan.
2.3 Vesipohjaiset korkea-nikkeli-NCM-katodit: ei vielä massatuotantoa
Runsaasti{0}}nikkelipitoisilla NCM-materiaaleilla on korkea kemiallinen aktiivisuus. Joutuessaan kosketukseen veden kanssa tapahtuu sivureaktioita, jotka lisäävät jyrkästi lietteen emäksisyyttä, alumiinifolion korroosiota ja solusyklin lyhenemistä. Tällä hetkellä teollisuus vähentää vikoja pääasiassa materiaalipinnoitteella, pH-puskurilisäaineilla ja uusilla vesi-sideaineilla, mutta kokonaissaanto ja syklin käyttöikä eivät silti voi vastata kypsää NMP-reittiä. Huippuluokan-henkilöautojen akut eivät toistaiseksi vaihda nopeasti vesi-katodeihin.
Vesipohjaisen prosessin-kipukohdat
CNT:iden hydrofobinen luonne tarkoittaa, että tavallinen jauhe, joka pääsee suoraan veteen, agglomeroituu erittäin helposti; on käytettävä räätälöityä vesi{0}}johtavaa CNT-tahnaa.
Veden suurempi pintajännitys saa paksut{0}}päällystetyt elektrodilevyt alttiiksi epätasaiselle kuivumiselle, halkeilulle ja materiaalin irtoamiselle.
Lietteen reologia on herkkä lämpötilalle ja pH:lle, ja sillä on kapea tuotannon valvontaikkuna.
Shandong Tanfeng on optimoinut vesi-johtavia CNT-pastaformulaatioita vesi-litiumparistoskenaarioihin. Se tarjoaa suositeltuja pH-sopeutumisalueita, vähentää lietteen geeliytymis- ja kerrostumisongelmia ja auttaa akkuyrityksiä lyhentämään prosessin virheenkorjaussykliä.
3. Kuinka sovittaa hiilinanoputkien johtava tahna liuottimen kanssa? Käytännön valintaopas
Kun liuottimen reitti on määritetty, CNT-johtavan tahnajärjestelmän on sovitettava se vastaavasti. Öljy--- ja vesi{2}}pohjaisten tahnojen mielivaltainen sekoittaminen on kiellettyä. Tahnan yhteensopivuuden varmistaminen raaka-aineen valmistajan kanssa on asetettava etusijalle.
Skenaario 1: Tuotantolinja säilyttää NMP-öljypohjaisen-prosessin (kolmiteho, korkea-nikkeliparisto, korkea-piianodi)
Suositus:NMP{0}}öljypohjainen-CNT-johtava tahna.
Edut:CNT:t ovat täysin hajallaan, tahnan varastointi on vakaata, yhteensopiva PVDF-sideaineen kanssa, sopii kaikentyyppisille katodimateriaaleille ja johtava verkko toimii vakaasti. Shandong Tanfengin öljy-öljypohjainen johtava CNT-tahna hallitsee tiukasti kosteutta Alle 1500 ppm välttääkseen PVDF:n geeliytymisen, mikä tekee siitä sopivan 4680 suuren lieriömäisen ja suuren -tehoisen akun massatuotantoon.
Skenaario 2: Tuotantolinja suunnittelee vesi{1}}pohjaista reittiä (energian varastointi, LFP, grafiittianodit, anti-staattiset pinnoitteet)
Suositus:Vesi-johtava CNT-tahna.
On valittava pinta{0}}muokattu litium-paristo-; Asiakas ei saa dispergoida CNT-jauhetta suoraan veteen. Shandong Tanfengin vesi-johtavassa CNT-tahnassa käytetään itse-kehitettyä dispersiojärjestelmää, joten asiakkaiden ei tarvitse ostaa suuria määriä dispergointiainetta. Se on yhteensopiva CMC/SBR-vesipohjaisten-sideainejärjestelmien kanssa, ja se täyttää energiaa varastoivien akkujen kustannusten alennuksen ja ympäristöystävällisen tuotantotarpeen.
Yleisimmät valintavirheet
Uskomme, että "vesipohjainen tahna on halvempaa" ja sokeasti jälkiasennamme tuotantolinjoja jättäen huomiotta prosessin virheenkorjauskustannukset ja tuottohäviöt.
Öljy{0}}johtavan CNT-pastan lisääminen suoraan vesi-pohjaisiin sekoitussäiliöihin, mikä aiheuttaa lietteen flokkuloitumista ja romuttamista.
Tavallisen CNT-jauheen käyttäminen vesi{0}}pohjaisissa järjestelmissä, mikä johtaa riittämättömään dispersioon, lisääntyneeseen lisäysmäärään ja suurempaan sisäiseen vastukseen.
4. Teollisuuden reittikehitysennuste ja tehtaan käyttöönottosuositukset
Lyhyellä aikavälillä (3-5 vuotta) öljy-pohjainen NMP-järjestelmä ja vesi-pohjainen järjestelmä kehittyvät rinnakkain. Energian varastointi ja hitaita{5}}kuljetusakkuja nopeuttavat muuntamista vesi-pohjaisiksi; henkilöautojen huippuluokan-akut käyttävät edelleen pääasiassa öljypohjaista-prosessia. Uusia tuotantolinjoja kehotetaan varaamaan kahden rivin yhteensopivuuden muunnostila.
Uusille energiayhtiöille, jotka suunnittelevat formulaatiopäivityksiä tai tuotantolinjojen päivityksiä, voidaan viitata seuraaviin toteutusideoihin:
Tuotteen sijoittelun erottelu:Energian varastointiin ja LFP:hen keskittyvissä tuotteissa priorisoi vesi{0}}pohjainen reitti ja yhdistä vesi-johtaviin CNT-tahnanäytteisiin. Jatka NMP-öljypohjaisen-pohjaisen järjestelmän optimointia lyhyellä aikavälillä huippuluokan-huippu-nikkelitehoa ja korkeaa-piianodeja varten.
Samanaikainen materiaalitestaus:Kun liuotinreittiä muutetaan, sideaineelle ja johtavalle CNT-pastalle on suoritettava gradienttitesti samanaikaisesti; yhtä raaka-ainetta ei pidä vaihtaa yksinään.
Ota yhteyttä useiden tahnan valmistajien kanssa etukäteen:Pyydä pieniä näytteitä vastaavasta järjestelmästä pastan stabiilisuuden, elektrodin resistiivisyyden ja solusyklin suorituskyvyn tarkistamiseksi.
Shandong Tanfeng New Material ammattimaisena johtavana CNT-pastan valmistajana tuottaa samanaikaisesti massa-NMP-öljy-pohjaista CNT-johtavaa tahnaa ja vesi-pohjaista CNT-johtavaa tahnaa, jotka kattavat MWCNT- ja FWCNT-luokat. Asiakkaan akkujärjestelmän ja nykyisen tuotantolinjan liuotinreitin perusteella he voivat tarjota näytetestaus- ja dispersioprosessin ohjausta ja tarjota keskitetyn ratkaisun CNT-johtavan tahnan valintaan, tahnan yhteensopivuuteen ja dispersion agglomerointiin liittyviin ongelmiin.