Hiilinanoputkia johtavaa pastaa valmistettaessa monet T&K-henkilöstö kohtaavat ongelmia, kuten epänormaalin lietteen viskositeetin, epätasaisen dispersion ja suuret vaihtelut elektrodilevyn sisäisessä resistanssissa. Dispersioprosessin ja liuotinsysteemitekijöiden lisäksi perimmäinen syy johtuu pääasiassa hiilinanoputkien itsensä fysikaalisten ominaisuuksien eroista. Hiilinanoputkien halkaisija, pituus ja ominaispinta-ala ovat kolme keskeistä indikaattoria tuotevalinnassa. Jokaisen parametrin muutoksilla on ketjureaktio CNT-johtavan tahnan dispersion stabiilisuuteen, sähkönjohtavuuden tehokkuuteen ja prosessoinnin mukautumiskykyyn. Alla analysoimme kunkin parametrin erityisvaikutusta todellisten massatuotantoolosuhteiden perusteella.
1. Hiilinanoputken halkaisija määrittää lietteen leviämisvaikeuden ja sähköä johtavan kosketusvastuksen
Mitä pienempi hiilinanoputkien halkaisija on, sitä parempi on sisäinen johtavuus, mutta korkeampi pinta-aktiivisuus, mikä tekee agglomeroitumisesta todennäköisemmän, lisää dispersion vaikeutta ja järjestelmän viskositeettia. Halkaisijaltaan suurempia putkia on helpompi dispergoida, joten ne sopivat formulaatioihin, joissa prosessoitavuus on etusijalla.
Ohuemmilla CNT:illä on vähemmän putken seinämiä, pienempi elektroninjohtavuusvastus ja parempi johtava vaikutus samalla lisäysmäärällä. Van der Waalsin voimat ohuempien putkien välillä ovat kuitenkin vahvempia. Jos jauhatus- ja dispergointiprosessia ei valvota kunnolla, ne voivat helposti kietoutua uudelleen ja aiheuttaa hiukkasia ja sedimentaatiota lietteeseen. Paksuilla CNT:illä on heikompi taipumus sotkeutua toisiinsa, mikä tarjoaa paremman dispersion sietokyvyn NMP- ja vesipohjaisissa järjestelmissä, ja lietteen juoksevuus on parempi, ja ne sopivat laajamittaiseen pinnoitteiden tuotantoon.
| CNT halkaisijaalue | Lietteen ydinominaisuudet | Sovellettavat skenaariot |
|---|---|---|
| 5–10 nm (ohut halkaisija) | Erinomainen johtavuus, altis agglomeraatiolle, korkeampi lietteen viskositeetti | Suuri-energiatiheys-litiumparistokatodit, ultra-ohuet johtavat kalvot |
| 10–20 nm (tavanomainen halkaisija) | Hyvä johtavuuden ja dispersion tasapaino, säädettävä viskositeetti | Virta litiumparistot, johtavat liimat |
| Yli 20 nm (paksu halkaisija) | Helppo dispersio, hyvä lietteen juoksevuus, alhaisempi johtavuus | Sähköä johtavat muovit, antistaattiset pinnoitteet |
2. Hiilinanoputken pituus vaikuttaa lietteen johtavaan verkkoon ja reologisiin ominaisuuksiin
Pidemmät hiilinanoputket muodostavat helpommin jatkuvasti päällekkäisiä johtavia verkkoja, mikä pienentää lietteen kokonaisresistiivisuutta, mutta lisää merkittävästi lietteen viskositeettia. Lyhyemmät CNT:t tarjoavat paremman juoksevuuden ja sopivat ohutpinnoitusprosesseihin, mutta niiden pitkän matkan johtavuuskyky on heikompi.
Pitkät CNT:t luottavat yksiulotteiseen pitkään rakenteeseensa rakentaakseen pitkän-etäisyyden johtavia reittejä hiukkasten poikki. Pienellä lisäysmäärällä voidaan saavuttaa alhainen sisäinen vastus, mikä säästää formulointikustannuksia. Liian pitkät putket kuitenkin kietoutuvat yhteen muodostaen verkostorakenteen, lukittuen liuottimeen ja aiheuttaen huomattavan lietteen viskositeetin kasvun, mikä voi johtaa prosessointiongelmiin, kuten vetämiseen ja huonoon pinnoitteen tasoittumiseen. Lyhyet CNT:t eivät sotkeudu helposti toisiinsa, mikä johtaa vakaaseen lietteen reologiaan. Niitä käytetään usein yhdessä pitkien putkien ja hiilimustan kanssa johtavissa hybridijärjestelmissä täyttämään johtavan verkon aukot.
Shandong Tanfeng voi räätälöidä CNT-raaka-aineita eri pituuksilla, mutta myös valmistaa valmiita CNT-johtavia tahnoja optimoimaan lietteen reologiaa varmistaen samalla johtavuuden, mukautuen-nopeisiin pinnoitteiden tuotantolinjoihin ja ratkaisemaan ongelman, joka liittyy-ohjattu-viskositeettiin formuloinnin virheenkorjauksen aikana.
3. Hiilinanoputken ominaispinta-ala vaikuttaa lieteöljyn imeytymiseen, dispergointiaineen annostukseen ja rajapintojen liimaukseen
Mitä suurempi hiilinanoputkien ominaispinta-ala on, sitä vahvempi on niiden kyky absorboida liuotinta ja sideainetta, mikä vaatii suurempia määriä dispergointi- ja sideainetta lietteen valmistukseen. Jos suhde on epätasapainoinen, se voi helposti aiheuttaa lietteen flokkuloitumista.
Korkean-pinta--pinta--CNT:issä on enemmän aktiivisia kohtia ja enemmän kontaktipisteitä katodi- ja anodiaktiivisilla materiaaleilla, mikä vähentää tehokkaasti rajapintojen kosketusvastusta ja pidentää akun käyttöikää. Suuren-pinta--pinta-alan putkien vahva adsorptiokyky kuluttaa kuitenkin suuria määriä PVDF:tä, CMC:tä ja muita järjestelmän sideaineita. Kun sideaine on riittämätön, lietteen stabiilisuus heikkenee, mikä johtaa kerrostumiseen ja sedimentoitumiseen. Pienen-spesifisen-pinta-alan{10}}CNT:t adsorptioivat heikommin, sietävät paremmin formulaatiota, kuluttavat vähemmän sideainetta ja ovat helpompia käsitellä.
| Ominaispinta-ala | Slurry-suorituskyky | Formulaatiota koskevat varotoimet |
|---|---|---|
| >250 m²/g | Riittävä sähköä johtava kosketus, suuri sideaineen kulutus, altis flokkulaatiolle | Lisää dispergointiaineen ja sideaineen suhdetta; valvoa kiintoainepitoisuutta |
| 150–250 m²/g | Tasapainoinen kokonaissuorituskyky, sopii yleisimpiin litiumakkukoostumuksiin | Perinteinen kiinteän aineen tuotanto; runsaasti prosessin säätöjoustavuutta |
| <150 m²/g | Alhainen adsorptio, hyvä lietteen stabiilisuus, vähemmän rajapintojen kosketuspisteitä | Soveltuu alhaisen{0}}viskositeettisen paksun pinnoitusprosesseihin; voidaan yhdistää hiilimustan kanssa hybridijärjestelmässä |
4. Kolmen parametrin synergistinen vastaavuus: käytännön ehdotuksia lieteformulaation valintaan
Hiilinanoputkien halkaisija, pituus ja ominaispinta-ala rajoittavat toisiaan. Yhdellä parametrilla ei voi tavoitella parasta; ne on sovitettava synergistisesti liuotinjärjestelmän, kiintoainepitoisuuden ja pinnoitusprosessin perusteella.
Vain ohuiden, pitkien, korkean-erityispinta--pinta--CNT:iden valitseminen voi helposti johtaa liian paksuun lietteeseen ja dispersion epäonnistumiseen. Vain paksujen, lyhyiden, pienipintaisten-putkien valitseminen johtaa korkeaan johtavaan lisäaineannostukseen, joka varaa aktiivisen materiaalin osuuden ja pienentää tuotteen energiatiheyttä.
Perinteisille tehoparistokatodilietteille asetetaan etusijalle CNT:t, joilla on kohtalainen halkaisija, kohtalainen pituus ja tasapainoinen ominaispinta-ala. Nopeissa-nopeissa{2}}latausjärjestelmissä voidaan käyttää halkaisijaltaan ohuita-CNT:itä. Vesipohjaisille anodilietteille suositellaan muunneltuja CNT:itä, joiden ominaispinta-ala on kohtalainen, vähentämään agglomeroitumisriskiä.
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd.
Hiilinanoputkien halkaisija säätelee lietteen johtavuutta ja dispersion vaikeutta. Pituus määrää johtavan verkon jatkuvuuden ja lietteen viskositeetin. Ominaispinta-ala vaikuttaa sideaineen kulutukseen, lietteen stabiilisuuteen ja rajapinnan johtavaan vaikutukseen. Nämä kolme parametria ovat vuorovaikutuksessa toistensa kanssa ja ovat keskeinen vertailupohja CNT-johtavan tahnan formulaatiolle. Shandong Tanfeng, joka perustuu Shandongin uusiin materiaaliteollisuuden etuihin, ammattimaisena hiilinanoputkien ja sähköä johtavana tahnan valmistajana kykenee massa{4}}tuottamaan useita erityyppisiä CNT:itä. He voivat suositella sopivia CNT-parametreja asiakkaan tavoitellun lietteen viskositeetin, kiintoainepitoisuuden ja johtavuusindikaattoreiden perusteella ja tarjota teknistä tukea lietteen virheenkorjaukseen, mikä vähentää formulaatiokokeilua-ja-virhekiertoa.
FAQ
K: Tarkoittaako hiilinanoputkien suurempi ominaispinta-ala aina parempaa lietteen johtavaa vaikutusta?
V: Ei välttämättä. Korkean-pinta-alan-CNT:t ovat alttiita agglomeraatiolle. Jos dispersio epäonnistuu, johtava suorituskyky itse asiassa heikkenee. Dispersioprosessi ja formulaatiosuhde ovat yhtä tärkeitä.
K: Miten CNT-parametrit tulisi valita matalan{0}}viskositeettisen hiilinanoputkien johtavalle tahnalle?
V: Aseta etusijalle paksu halkaisija, lyhyt pituus ja kohtalainen ominaispinta-ala CNT. Vaihtoehtoisesti voit ostaa suoraan Shandong Tanfengin esi-dispergoidun valmiin johtavan tahnan.