Oglekļa nanocaurules vadošā pasta ir neaizstājama vadoša piedeva litija akumulatora elektrodu sagatavošanai. Pastas šķīdinātājs ir sadalīts tradicionālajā sistēmā uz NMP-uz eļļas- bāzes un jaunajā sistēmā uz ūdens- bāzes. Arvien vairāk akumulatoru ražotāju sāk pētīt: vai NMP šķīdinātājs tiks pilnībā nomainīts? Kāds ir faktiskais uz ūdens{5}}bāzētās sistēmas progress litija akumulatoru jomā? Kuram procesa ceļam ir jāatbilst oglekļa nanocaurules vadošajai pastai? Ieviešot globālo GOS kontroli un ES akumulatoru noteikumus, šķīdinātāja maršruta izvēle ir kļuvusi par galveno problēmu ražošanas līnijas plānošanā un formulēšanas iterācijā. Šajā rakstā, apvienojumā ar masveida ražošanas praksi, ir objektīvi analizēta NMP aizstāšanas tendence, pašreizējais uz ūdeni balstītā procesa industrializācijas statuss un sniegti CNT vadošas pastas pielāgošanas risinājumi.
1. NMP šķīdinātājam ir ilgtermiņa aizstāšanas tendence, taču to nevar pilnībā likvidēt īstermiņā
Vides noteikumu un reģenerācijas izmaksu ierobežojuma dēļ NMP saskaras ar nepārtrauktu nomaiņas tendenci; tomēr ierobežota ar augstu -niķeļa NCM katoda materiālu stabilitāti, vidējā termiņā un ilgtermiņā veidosies "naftas-un ūdens-maršruti, kas līdzās pastāv-", nevis vienreizēja pilnīga nomaiņa.
NMP (N-metilpirolidons) ir īpašs šķīdinātājs PVDF saistvielu sistēmai, kā arī dispersijas vide tradicionālajai CNT vadošajai pastai uz eļļas{1}} bāzes. Gan ES REACH noteikumos, gan vietējā GOS kontroles politikā NMP ir norādīta kā viela, kas rada lielas bažas. Tādas problēmas kā reproduktīvā toksicitāte, lielie ieguldījumi reģenerācijas iekārtās un izejvielu cenu svārstības liek nozarei meklēt alternatīvas.
Tomēr industrializācijas realitāte ir tikpat skaidra: materiāli ar augstu -niķeļa NCM saturu ir pakļauti litija ekstrakcijai un pārejas metālu šķīdināšanai, saskaroties ar ūdeni, korozējot alumīnija strāvas kolektoru. Ūdens-blīvēšanas bieziem elektrodiem paredzētas pastas ir vairāk pakļautas elektrodu loksnes plaisāšanai. Daudzi vadošie akumulatoru uzņēmumi izmanto pakāpenisku pārslēgšanas stratēģiju: anoda un LFP ražošanas līnijās prioritāte ir konversija uz ūdens{5}}, savukārt augstas-niķeļa enerģijas ražošanas līnijas saglabā NMP-uz eļļu{8}}bāzēto procesu.
NMP{0}}uz eļļu-bāzētas sistēmas un ūdens-bāzes sistēmas kvantitatīvs salīdzinājums
| Salīdzināšanas dimensija | Sistēma uz NMP-uz eļļas- bāzes (uz eļļas-bāzēta CNT vadošā pasta) | Ūdens-sistēma (uz ūdens-bāzēta CNT vadošā pasta) | Industriālā ietekme |
|---|---|---|---|
| Galvenais šķīdinātājs | NMP organiskais šķīdinātājs | Dejonizēts ūdens | Ūdens-bāze ievērojami samazina šķīdinātāju iegādes izmaksas |
| Atbilstošā saistviela | PVDF | CMC/SBR, ūdens{0}}bāzes poliakrilskābe | Saistvielu sistēmas nevar patvaļīgi sajaukt |
| Vides spiediens | Augsts, nepieciešams liels reģenerācijas aprīkojums | Zems, GOS emisijas ievērojami samazinātas | Akumulatoru rūpnīcas, kuras eksportē uz ārzemēm, dod priekšroku ūdens{0}}bāzei |
| Ielīmēšanas stabilitāte | Ilgs uzglabāšanas laiks, CNT nav pakļauti aglomerācijai | Jutīgs pret pH, nepieciešams īpašs CNT disperģētājs | Ūdens-pastas sastāva atkļūdošanai ir augstāks slieksnis |
| Piemēroti katoda materiāli | LFP, pilns NCM/NCA klāsts | Nobriedis LFP; augsts{0}}niķeļa NCM joprojām tiek nepārtraukti pārbaudīts | Augstas{0}}jaudas NCM joprojām lielākoties izmanto NMP{1}}bāzētu sistēmu |
| Pārklājuma žāvēšanas enerģijas patēriņš | Augsts, nepieciešama šķīdinātāja reģenerācijas sistēma | Salīdzinoši zems, ietaupa ieguldījumus NMP atgūšanā | Jaunām enerģijas uzglabāšanas ražošanas līnijām ir izmaksu priekšrocības, izmantojot{0}}ūdens risinājumus |
| CNT dispersijas grūtības | Mērens, CNT ir lieliska saderība | Salīdzinoši augsti CNT ir hidrofobi un pakļauti aglomerācijai | Nepieciešama ražotāja -iepriekš-apstrādāta īpaša ūdens- CNT vadoša pasta |
Atsauce:Enerģijas uzglabāšanas zinātne un tehnoloģijanozares apskats un publiski pieejami procesa dati no pirmā līmeņa{0}}akumulatoru rūpnīcām. Daudziem uzņēmumiem neizdodas veikt pārveidi, jo tie tieši izmanto uz eļļas -bāzētu CNT vadošo pastu ūdens-bāzētās sistēmās, kā rezultātā notiek flokulācija, sedimentācija un nespēja izveidot vadošu tīklu. Shandong Tanfeng ir neatkarīgi izstrādājis CNT vadošas pastas, kas piemērotas abām sistēmām: pasta uz eļļas{5}} bāzes stingri kontrolē mitruma indikatorus; ūdens-pasta izmanto CNT virsmas modifikācijas tehnoloģiju, lai uzlabotu hidrofobitāti un samazinātu aglomerācijas risku.
2. Litija akumulatoru ūdens{1}}sistēmu faktiskais lietošanas statuss
Litija akumulatoru anodu{0}}process uz ūdens bāzes ir pilnībā popularizēts; LFP katodi ir sasnieguši nelielu-masveida ražošanas izplatību; ūdens-maršruts augstas-niķeļa NCM katodiem joprojām ir izmēģinājuma un mazo-partiju verifikācijas stadijā, un pirms liela mēroga{5}} industrializācijas joprojām ir nepieciešams tehniskais izrāvienu cikls.
2.1. Ūdens-anodi (grafīta/silīcija-oglekļa anodi): nobriedis liela{3}}mēroga pielietojums
Grafīta anodi jau sen plaši izmanto CMC+SBR ūdens-sistēmu, un ļoti plaši tiek izmantota ūdens-vadošā CNT pasta. Parastajās grafīta anodu sistēmās process uz ūdens bāzes ir tehniski stabils ar kontrolējamu ražu. Sadzīves enerģijas uzglabāšanas akumulatori un divi -riteņu akumulatoru anodi ir gandrīz pilnībā izgatavoti uz ūdens{7}} bāzes.
Silīcija-oglekļa kompozītmateriālu anodu scenārijs ir skaidri nošķirts: parastā silīcija-ogleklis var mēģināt izmantot sistēmu, kuras pamatā ir ūdens-; Anodos ar augstu -silīcija- saturu biežāk tiek izmantots NMP-eļļas-šķīdums, lai atvieglotu silīcija daļiņu hidrolīzi un cikla sabrukšanu.
2.2. Ūdens-LFP katodi: vienmērīga masveida produkcijas iespiešanās
LFP ir lieliska ķīmiskā stabilitāte un izcila hidrolīzes pretestība, kas padara to par labāko ieejas punktu ūdens{0}}katoda procesam. Daudzi enerģijas uzglabāšanas akumulatoru ražotāji tieši plāno ūdens-bāzētu katodu risinājumus jaunām ražošanas līnijām, apvienojot tos ar speciālu ūdens-vadošo CNT pastu, tādējādi efektīvi samazinot ieguldījumus NMP iekārtās, kā arī vides darbības un uzturēšanas izmaksas. Pašreizējie ierobežojumi ir koncentrēti uz bieza pārklājuma elektrodu loksnes žāvēšanas procesu un elektrodu loksnes elastības kontroli.
2.3. Ūdens-augsta-niķeļa NCM katodi: vēl nav masveidā ražoti
Augstas{0}}niķeļa NCM materiāliem ir augsta ķīmiskā aktivitāte. Saskaroties ar ūdeni, rodas blakusparādības, kas izraisa strauju vircas sārmainības palielināšanos, alumīnija folijas koroziju un šūnu cikla dzīves samazināšanos. Pašlaik nozare galvenokārt mazina defektus, izmantojot materiāla pārklājumu, pH bufera piedevas un jaunas saistvielas uz ūdens bāzes, taču kopējā raža un cikla ilgums joprojām neatbilst nobriedušā NMP maršrutam. Augstākās -klases pasažieru transportlīdzekļu jaudas akumulatori pagaidām ātri nepārslēgsies uz ūdens-katodiem.
Uz ūdeni balstīta procesa{0}}galvenie sāpju punkti
CNT hidrofobiskais raksturs nozīmē, ka parasts pulveris, kas tieši nonāk ūdenī, ļoti viegli aglomerējas; Jāizmanto pielāgota ūdens{0}}vadoša CNT pasta.
Lielāks ūdens virsmas spraigums padara biezas{0}}pārklātas elektrodu loksnes nevienmērīgas izžūšanai, plaisāšanai un materiāla izkrišanai.
Vircas reoloģija ir jutīga pret temperatūru un pH, ar šauru ražošanas kontroles logu.
Shandong Tanfeng ir optimizējis uz ūdens{0}}bāzētu CNT vadošu pastas sastāvu uz ūdens-bāzētu litija akumulatoru scenārijiem, nodrošinot ieteicamos pH pielāgošanas diapazonus, samazinot vircas želejas un slāņošanas problēmas un palīdzot akumulatoru uzņēmumiem saīsināt procesa atkļūdošanas ciklu.
3. Kā saskaņot oglekļa nanocaurules vadošo pastu ar šķīdinātāja ceļu? Praktiskā atlases rokasgrāmata
Kad šķīdinātāja ceļš ir noteikts, CNT vadošajai pastas sistēmai tas ir attiecīgi jāsaskaņo. Ir aizliegts patvaļīgi sajaukt pastas uz eļļas -un ūdens- bāzes; prioritāte jāpiešķir pastas saderības sistēmas apstiprināšanai ar izejvielu ražotāju.
1. scenārijs: ražošanas līnijā tiek saglabāts uz NMP-naftas-bāzes process (trīskāršā jauda, liela-niķeļa baterijas, augstas{4}silīcija anodi)
Ieteicams:CNT vadoša pasta uz NMP{0}}uz eļļas- bāzes.
Priekšrocības:CNT ir pilnībā izkliedēti, pastas glabāšana ir stabila, saderīga ar PVDF saistvielu, piemērota visu veidu katoda materiāliem, un vadošais tīkls darbojas stabili. Shandong Tanfeng eļļas -bāzes CNT vadošā pasta stingri kontrolē mitrumu, kas ir mazāks par vai vienāds ar 1500 ppm, lai izvairītos no PVDF želejas, padarot to piemērotu 4680 lielu cilindrisku un lielas -jaudas bateriju masveida ražošanai.
2. scenārijs. Ražošanas līnijas plānošana uz ūdens{1}}maršruta (enerģijas uzglabāšanas LFP, grafīta anodi, anti-statiski pārklājumi)
Ieteicams:CNT vadītspējīga pasta uz ūdens-bāzes.
Jāizvēlas virsmai-modificēts litija-akumulators-paredzēts; Klients nedrīkst tieši izkliedēt CNT pulveri ūdenī. Shandong Tanfeng ūdens-bāzes CNT vadošajā pastā tiek izmantota pašu izstrādāta dispersijas sistēma, tādējādi klientiem nav jāiegādājas papildu liels daudzums disperģētāja. Tas ir savietojams ar saistvielu sistēmām, kuru pamatā ir CMC/SBR ūdens{7}}, kas atbilst izmaksu samazināšanas un videi draudzīgas enerģijas uzglabāšanas akumulatoru ražošanas vajadzībām.
Biežākās atlases kļūdas
Uzskatot, ka “pasta uz ūdens{0}} bāzes ir lētāka”, un akli modernizēt ražošanas līnijas, ignorējot procesa atkļūdošanas izmaksas un ražas zudumus.
Tieši uz eļļas -bāzētas CNT vadošās pastas pievienošana-uz ūdens bāzes esošajām maisīšanas tvertnēm, izraisot vircas flokulāciju un sadalīšanu metāllūžņos.
Parasta CNT pulvera izmantošana ūdens{0}}bāzētās sistēmās, kā rezultātā rodas nepietiekama izkliede, palielināts pievienošanas daudzums un lielāka iekšējā pretestība.
4. Nozares maršruta attīstības prognoze un rūpnīcas ieviešanas ieteikumi
Īstermiņā (3-5 gadi) paralēli attīstīsies uz naftas-bāzēta NMP sistēma un uz ūdens-bāzēta sistēma. Enerģijas uzglabāšanas un zema ātruma{5}}transportēšanas akumulatori paātrina pāreju uz ūdens-bāzi; augstas klases pasažieru transportlīdzekļu akumulatori joprojām galvenokārt izmanto eļļas{9}}procesu. Jaunām ražošanas līnijām ieteicams rezervēt divu līniju saderības pārveidošanas vietu.
Jauniem enerģētikas uzņēmumiem, kas plāno formulu vai ražošanas līniju modernizāciju, var atsaukties uz šādām ieviešanas idejām:
Produkta pozicionēšanas diferenciācija:Produktiem, kas koncentrējas uz enerģijas uzglabāšanu un LFP, piešķiriet prioritāti ūdens{0}}maršrutam un savienojiet ar ūdens-vadošās CNT pastas paraugiem; augstas klases-augstas-niķeļa jaudas un augstas-silīcija anodiem, turpiniet īstermiņā optimizēt NMP-uz eļļas-bāzētu sistēmu.
Vienlaicīga materiāla pārbaude:Pārveidojot šķīdinātāja ceļu, saistvielai un CNT vadošajai pastai vienlaicīgi jāveic gradienta pārbaude; nedrīkst mainīt vienu izejvielu.
Iepriekš sazinieties ar pastas ražotājiem:Pieprasiet nelielus atbilstošās sistēmas paraugus, lai pārbaudītu pastas stabilitāti, elektrodu pretestību un šūnu cikla veiktspēju.
Shandong Tanfeng New Material kā profesionāls CNT vadošas pastas ražotājs vienlaikus masveidā{0}}ražo NMP-uz eļļas- bāzes CNT vadītspējīgu pastu un CNT vadošu pastu uz ūdens-, kas aptver MWCNT un FWCNT kategorijas. Pamatojoties uz klienta akumulatoru sistēmu un esošo ražošanas līnijas šķīdinātāju maršrutu, viņi var nodrošināt paraugu testēšanas un dispersijas procesa norādījumus, piedāvājot vienas pieturas risinājumu CNT vadošas pastas izvēlei, pastas savietojamībai un dispersijas aglomerācijas problēmām.