Litija bateriju ražošanas grīdā daudzi inženieri ir saskārušies ar oglekļa nanocaurules vadītspējīgu vircu, kas nogulsnējas mucas apakšā pēc uzglabāšanas. Daudzi tieši uzskatīs, ka virca ir neefektīva. Tomēr nosēšanās rašanos ierobežo vairāki faktori: uzglabāšanas vide, vircas sagatavošana un dispersijas process. Izpratne par nosēdināšanas ciklu un stabilitātes pārbaudes metodēm palīdz akumulatoru rūpnīcām kontrolēt ienākošo materiālu kvalitāti un samazināt ražošanas riskus, piemēram, sliktu elektrodu vadītspēju un cikla dzīves problēmas. Shandong Tanfeng, kas ir dziļi iesaistīts pētniecībā un izstrādē un CNT vadošu vircu ražošanā, ir veikusi ievērojamas atkārtojumus formulējumos un procesos, lai risinātu uzglabāšanas problēmas, nodrošinot litija akumulatoru uzņēmumus ar pielāgojamiem vircas produktiem ar kontrolējamu stabilitāti.
I. Cik ilgs laiks parasti nepieciešams, lai nosēstos oglekļa nanocaurules vadošā virca?
Kvalificēta oglekļa nanocaurules vadoša virca ne vienmēr nogulsnējas noteiktā laika punktā. Slēgtos, istabas{1}}temperatūras un gaismas-drošos apstākļos parastās komerciālās NMP-bāzētās suspensijas 2-3 mēnešu laikā var nedaudz nosēsties; Augstas-veiktspējas optimizētās versijas var palikt stabilas ar nelielu noslāņošanos 4–6 mēnešus. Augsta temperatūra, sasaldēšanas-atkausēšanas cikli un konteinera atvēršana ievērojami saīsinās stabilitātes periodu.
CNT ir augsta malu attiecība. Ilgtermiņa statiskos apstākļos nanodaļiņām ir tendence nosēsties gravitācijas ietekmē. Nosēdināšana tiek iedalīta mīkstā nostādināšanā (atgūstama, atkārtoti{3}}maisot) un cietajā sedimentācijā (aglomerēta, nevar atkārtoti-izkliedēt), kam ir pilnīgi atšķirīga ietekme uz ražošanu. Uzglabāšanas temperatūra ir kritisks mainīgais lielums. Paaugstināta temperatūra samazina šķīdinātāja viskozitāti, pastiprina daļiņu kustību un paātrina nosēšanos. Zemas-temperatūras sasalšanas-atkausēšanas cikli var sabojāt dispersijas adsorbcijas slāni, izraisot neatgriezenisku cieto sedimentāciju.
| Vircas veids | Uzglabāšanas apstākļi | Laiks pirmajai vieglai nosēdināšanai | Cietās sedimentācijas riska periods | Atsauces bāze |
|---|---|---|---|---|
| Parasta NMP{0}}vadoša CNT suspensija | 10-30 grādi, noslēgts, tumšs | 60-90 dienas | >120 dienas | GB/T 33818-2017, vispārīgie nozares nosacījumi |
| Augstas{0}}stabilitātes NMP virca (Shandong Tanfeng TF sērija) | 10-30 grādi, noslēgts, tumšs | 120-180 dienas | >210 dienas | Ražotāja partijas novecošanas testa dati |
| CNT vadoša suspensija uz ūdens-bāzes | 10-25 grādi, noslēgts, tumšs | 45-75 dienas | >90 dienas | Litija akumulatoru ūdens{0}}suspensiju testēšana nozarē |
| Jebkura sistēma, atvērta/kontaktā ar gaisu | 10-30 grādi | 7-15 dienas | Apmēram 30 dienas | Statistika no rūpnīcā ienākošo materiālu vietām |
| Augstas{0}}temperatūras uzglabāšana 45 grādi | Aizzīmogots | 7-20 dienas | 45 dienu laikā | Paātrinātās novecošanas testa dati |
Rūpnīcas gadījuma izpēte:Strāvas akumulatoru rūpnīca Šaņdongā iegādājās parastu CNT vadošu vircu. Vasarā noliktavā nebija temperatūras kontroles, un temperatūra pastāvīgi bija 42-48 grādi. Pēc 40 dienu uzglabāšanas mucu apakšā parādījās biezas nogulsnes. Pēc atkārtotas maisīšanas palika daļiņas, izraisot nelielu elektrodu lokšņu partiju, kas tika izmesta melno plankumu dēļ. Pēc tam viņi pārgāja uz Shandong Tanfeng FB sērijas vircu. Tādos pašos noliktavas apstākļos virspusē pēc 90 dienām parādījās tikai neliels dzidrs šķidruma slānis, un pēc 30 minūšu maisīšanas virca atkal kļuva viendabīga, bez cietas nogulsnēšanās.
II. Kādi faktori paātrina oglekļa nanocauruļu vadošās suspensijas nosēšanos?
Pašas vircas dispersijas kvalitāte, uzglabāšanas temperatūra un mitrums, iepakojuma blīvējuma integritāte un transportēšanas vibrācija ir četri galvenie faktori, kas paātrina CNT vadošās vircas nosēdināšanu. Starp tiem nosēšanās, ko izraisa dispersijas procesa defekti, ir produkta kvalitātes problēma.
Izkliedes un formulēšanas līmenis:Ja CNT nav pietiekami atdalīti un satur daudz lielu aglomerātu, šiem lielākajiem agregātiem ir lielāks pašsvars{0}}, un nosēšanās ātrums palielinās eksponenciāli. Ja disperģētāja veids ir slikti saskaņots, aizsargājošais adsorbcijas slānis uz CNT virsmas nolobās, daļiņas re-aglomerējas un ātri veidojas cietas nogulsnes. Shandong Tanfeng kontrolē CNT atdalīšanas pakāpi ražošanas laikā, stingri ierobežo lielu aglomerātu īpatsvaru un saskaņo disperģētāju ar šķīdinātāju sistēmu, izmantojot atkļūdošanu, samazinot nosēšanās risku no avota.
Uzglabāšanas temperatūras svārstības:Temperatūra, kas pārsniedz 35 grādus, samazina šķīdinātāja viskozitāti un vājina steriskās stabilizācijas efektus. Temperatūra, kas zemāka par 5 grādiem, var izraisīt sasalšanas{3}}atkausēšanas ciklus, tieši izjaucot izkliedes sistēmu. Gan maisījumiem uz ūdens-, gan NMP- bāzes jāizvairās no mainīgas karstas un aukstas vides.
Iepakojums un aizzīmogošana:Slikti noslēgti cilindru vāki ļauj NMP šķīdinātājam iztvaikot, lokāli strauji palielinot cietās vielas saturu, kas var viegli izraisīt lokālu aglomerāciju un nosēšanos. Ūdens -suspensija, kas pakļauta gaisa iedarbībai, var arī absorbēt mitrumu un būt piesārņota ar piemaisījumiem.
Pārvadāšanas nosacījumi:Spēcīgas vibrācijas, pārvadājot{0}}tālos attālumos, var izjaukt vājo želejas tīklu suspensijā. Pēc nokļūšanas virca var stratificēties un nosēsties ātrāk. Tūlīt pēc ierašanās nav ieteicams atvērt mucas; ļaujiet tiem nostāvēties 24 stundas pirms atkārtotas-maisīšanas un lietošanas.
III. Kādas ir izplatītākās oglekļa nanocauruļu vadošās suspensijas stabilitātes pārbaudes metodes?
Nozare metodes iedala ilgtermiņa{0}}statiskās novērošanas un paātrinātās simulācijas testos. Ienākošo materiālu pieņemšanai priekšroka tiek dota statiskam novērošanai un centrbēdzes paātrinājuma skrīningam. Padziļinātai laboratorijas novērtēšanai tiek izmantota UV-Vis spektroskopija un reoloģiskie testi. Vairāku metožu apvienošana ir būtiska, lai pilnībā novērtētu vircas uzglabāšanas stabilitāti; ar vizuālu pārbaudi vien nepietiek.
| Pārbaudes metode | Īss apraksts | Priekšrocības | Ierobežojumi | Lietojumprogrammu scenāriji |
|---|---|---|---|---|
| Statiskā istabas temperatūras novērošana | Noslēdziet vircu, uzglabājiet 10–30 grādu temperatūrā, periodiski reģistrējiet supernatanta augstumu un nogulumu biezumu. | Atdarina reālos uzglabāšanas apstākļus; rezultātiem ir augsta atsauces vērtība. | Ilgs pārbaudes cikls (desmitiem dienu). | Produktu rūpnīcas sūtījuma kalibrēšana; rūpnīcā ienākošā materiāla saglabāšanas pārbaude. |
| Centrbēdzes paātrinājuma nostādināšanas tests | Centrifugējiet ar noteiktu ātrumu/laiku, novērojiet stratifikāciju, nosakiet CNT saturu supernatantā. | Īss testa cikls (stundas), simulē ilgtermiņa{0}}uzglabāšanas efektus. | Paātrināts ekvivalents; nevar tieši pielīdzināt faktiskajām uzglabāšanas dienām. | Ātra ienākošā materiāla pārbaude; formulējumu salīdzinājums. |
| UV-Visspektrofotometrija | Pārbaudiet supernatanta absorbciju pēc centrifugēšanas, lai aprēķinātu CNT aiztures ātrumu. | Nosaka nosēšanās pakāpi, novēršot subjektīvo vizuālo spriedumu. | Nepieciešama instrumentācija un augsta darbības standartizācija. | R&D; padziļināts novērtējums, ko-veic trešās puses pārbaudes iestādes. |
| Reoloģiskās veiktspējas tests | Izmēriet vircas tecēšanas sprieguma un viskozitātes izmaiņas laika gaitā. | Norāda vircas pret-nosēdināšanas tīkla stiprumu; prognozē ilgtermiņa stabilitāti-. | Augstas instrumenta izmaksas; retāk izmanto rūpnīcā ienākošo materiālu pārbaudēm. | Produktu izstrāde; partijas stabilitātes izsekojamība. |
Galvenie nozares atsauces standarti ietver GB/T 33818-2017 "Oglekļa nanocaurules vadošā suspensija" un ISO/TS 19808:2020 "Nanotehnoloģijas - Testa metodes nanodaļiņu suspensijām — specifikācija". Shandong Tanfeng veic 7 dienu paātrinātas novecošanas testu 60 grādos katrai CNT vadošās suspensijas partijai pirms izlaišanas. Tiek nosūtītas tikai partijas, kas atbilst stratifikācijas un nostādināšanas standartiem, nodrošinot stabilu kvalitāti klienta uzglabāšanas laikā.
IV. Ja notiek nosēšanās, vai oglekļa nanocaurules vadošo suspensiju joprojām var izmantot sajaukšanā?
Ja tas ir nedaudz mīksts, pēc rūpīgas{0}}maisīšanas veiktspēja parasti netiek ietekmēta, un to var izmantot kā parasti. Ja ir cietas, nemaisāmas nogulsnes, tas norāda, ka dispersijas sistēma ir apdraudēta, un vircu nevajadzētu tieši izmantot maisīšanas tvertnēs, jo tas var viegli izraisīt elektrodu defektus.
Bieži pieļautās kļūdas daudzās rūpnīcās ietver veselas mucas nodošanu metāllūžņos, pamanot nelielu slāņošanos, kas noved pie materiāla izšķērdēšanas vai piespiedu izmantot vircu ar cietām nogulsnēm apakšā, izraisot slēptas kvalitātes problēmas, piemēram, elektrodu caurumus, slikti vadītspējīgus tīklus un ātru akumulatora darbības cikla samazināšanos.
Praktiskie sprieduma soļi:
Atverot cilindru, ievērojiet. Ja virspusē ir tikai plāns dzidra šķidruma slānis un nogulsnes apakšā ir mīkstas, virca pēc 20-30 minūšu maisīšanas kļūst vizuāli viendabīga bez granulu kunkuļiem – tas ir mīksts nosēdums un to var izmantot.
Ja apakšā ir izveidojušies cieti kunkuļi un daļiņas paliek arī pēc ilgstošas maisīšanas, tā ir cieta sedimentācija. Sistēma ir apdraudēta un nav ieteicama lietošanai.
Ja neesat pārliecināts par stāvokli, ņemiet paraugu, lai pārbaudītu pretestību un smalkumu. Salīdziniet rezultātus ar rūpnīcas sūtījuma ziņojumu. Ja novirze ir būtiska, izmetiet partiju tieši.
Shandong Tanfeng tehniskajos norādījumos klientiem ir skaidri norādīts, ka pirms paraugu ņemšanas lietošanai ir rūpīgi{0}}kārtīgi samaisīt visu mucu. Pat ja uzglabāšanas laikā notiek neliela mīksta nogulsnēšanās, suspensija joprojām var sasniegt paredzēto vadītspēju pēc pareizas atkārtotas-maisīšanas, palīdzot klientiem efektīvi pārvaldīt materiālu izmantošanu.
V. Kā rūpnīcas var palēnināt oglekļa nanocauruļu vadošās vircas nosēdināšanu?
Uzglabāšanas temperatūras kontrole, pareizas blīvēšanas nodrošināšana, atkārtota -maisīšana pēc ierašanās un FIFO principa ievērošana var efektīvi palēnināt CNT vadošās suspensijas nosēdināšanu un samazināt neparastus atkritumus.
Uzturiet noliktavas temperatūru starp 10-30 grādiem, izvairieties no tiešiem saules stariem, turiet prom no siltuma avotiem, atdzesējiet noliktavu vasarā un izvairieties no kraušanas vietās, kur ir augsta temperatūra.
Uzglabāšanas laikā turiet bungu vākus cieši noslēgtus, lai samazinātu šķīdinātāja iztvaikošanu un gaisa saskari.
Ļaujiet precēm nostāvēties 24 stundas pēc ierašanās. Pirms lietošanas samaisiet visu bungu; nevelciet tieši virsējo slāni.
Ieviesiet FIFO (First-In, First-Out) sistēmu un mēģiniet patērēt produktu ieteiktajā glabāšanas laikā.
Saglabājiet paraugu no ienākošajiem materiāliem un veiciet paralēlu statiskās nogulsnēšanās testu, lai nodrošinātu izsekojamību, ja vēlāk rodas problēmas.
Oglekļa nanocaurules vadošās suspensijas nosēšanās nav neizbēgams notikums noteiktā laikā. Uzglabāšanas temperatūra un vircas raksturīgā dispersijas kvalitāte ir noteicošie faktori. Mīksta nostādināšana ir fiziska parādība, un vircu var izmantot pēc atkārtotas-maisīšanas. Cietā sedimentācija norāda uz vircas neveiksmi. Stabilitātes testēšanai nevajadzētu balstīties tikai uz vizuālu novērošanu, bet visaptverošam novērtējumam jāapvieno tādas metodes kā statiskā novērošana un centrbēdzes paātrinājums. Izvēloties CNT vadošu vircu, kas jau ir izturējis novecošanās pārbaudi ražošanas posmā, var ievērojami samazināt klienta nosēšanās risku noliktavā. Shandong Tanfeng var nodrošināt piemērotas vircas kategorijas un atbalsta tehniskos pakalpojumus, kas pielāgoti konkrētajiem klienta noliktavas uzglabāšanas apstākļiem.