ท่อนาโนคาร์บอนเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่ขาดไม่ได้สำหรับการเตรียมอิเล็กโทรดแบตเตอรี่ลิเธียม เส้นทางตัวทำละลายสำหรับส่วนผสมจะแบ่งออกเป็นระบบที่ใช้-น้ำมัน-แบบ NMP แบบดั้งเดิม และระบบที่ใช้น้ำเกิดใหม่- ผู้ผลิตแบตเตอรี่เริ่มตรวจสอบมากขึ้นเรื่อยๆ: ตัวทำละลาย NMP จะถูกแทนที่ทั้งหมดหรือไม่ ความคืบหน้าที่แท้จริงของระบบที่ใช้น้ำ-ในด้านแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นอย่างไร เส้นทางกระบวนการใดที่ท่อนาโนคาร์บอนเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าควรจับคู่กัน ด้วยการนำการควบคุม VOC ทั่วโลกและกฎระเบียบแบตเตอรี่ของสหภาพยุโรปมาใช้ การเลือกเส้นทางตัวทำละลายจึงกลายเป็นประเด็นหลักในการวางแผนสายการผลิตและการวนซ้ำการกำหนดสูตร บทความนี้เมื่อรวมกับแนวทางปฏิบัติด้านการผลิตจำนวนมาก จะวิเคราะห์แนวโน้มการเปลี่ยน NMP สถานะทางอุตสาหกรรมในปัจจุบันของกระบวนการที่ใช้น้ำ-อย่างเป็นกลาง และนำเสนอโซลูชันการปรับให้เข้ากับสารพอกที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าของ CNT
1. ตัวทำละลาย NMP มีแนวโน้มการเปลี่ยนทดแทนในระยะยาว- แต่ไม่สามารถกำจัดออกไปได้ทั้งหมดในระยะสั้น
ด้วยข้อจำกัดด้านกฎระเบียบด้านสิ่งแวดล้อมและค่าใช้จ่ายในการกู้คืน NMP เผชิญกับแนวโน้มการเปลี่ยนทดแทนอย่างต่อเนื่อง อย่างไรก็ตาม ถูกจำกัดด้วยความเสถียรของวัสดุแคโทด-นิกเกิล NCM สูง รูปแบบของ "เส้นทางที่อิงจากน้ำมัน-และ-ที่มีอยู่ร่วมกันในระยะยาว-" จะก่อตัวขึ้นในระยะกลางถึงระยะยาว แทนที่จะเป็นการทดแทนที่สมบูรณ์เพียงครั้งเดียว-
NMP (N-methylpyrrolidone) เป็นตัวทำละลายเฉพาะสำหรับระบบสารยึดเกาะ PVDF และยังเป็นตัวกลางในการกระจายสำหรับสาร CNT นำไฟฟ้าแบบดั้งเดิม-ที่ใช้น้ำมันแบบดั้งเดิม กฎระเบียบของ EU REACH และนโยบายการควบคุมสารอินทรีย์ระเหยง่ายในประเทศต่างระบุว่า NMP เป็นเนื้อหาที่น่ากังวลอย่างมาก ปัญหาต่างๆ เช่น ความเป็นพิษต่อระบบสืบพันธุ์ การลงทุนสูงในอุปกรณ์การกู้คืน และความผันผวนของราคาวัตถุดิบ กำลังบังคับให้อุตสาหกรรมต้องหาทางเลือกอื่น
อย่างไรก็ตาม ความเป็นจริงของอุตสาหกรรมก็ชัดเจนไม่แพ้กัน: วัสดุนิกเกิล NCM สูง-มีแนวโน้มที่จะสกัดลิเธียมและละลายโลหะทรานซิชันเมื่อสัมผัสกับน้ำ ซึ่งกัดกร่อนตัวสะสมกระแสไฟฟ้าของอะลูมิเนียม กาวสูตรน้ำ-สำหรับอิเล็กโทรดที่มีความหนาการบดอัดสูง-มีแนวโน้มที่จะทำให้แผ่นอิเล็กโทรดแตกร้าวได้ง่ายกว่า บริษัทแบตเตอรี่ชั้นนำหลายแห่งใช้กลยุทธ์การสลับแบบเป็นขั้นตอน: สายการผลิตแอโนดและ LFP ให้ความสำคัญกับการแปลงแบบใช้น้ำ- ในขณะที่สายการผลิต-พลังงานนิกเกิลสูงยังคงใช้กระบวนการแบบน้ำมัน-แบบ NMP{7}}
การเปรียบเทียบเชิงปริมาณของระบบที่ใช้-น้ำมันพื้นฐาน-และระบบที่ใช้น้ำ-
| มิติการเปรียบเทียบ | ระบบพื้นฐาน-น้ำมันพื้นฐาน-NMP (สารนำไฟฟ้า CNT พื้นฐาน-) | ระบบที่ใช้น้ำ- (สารนำไฟฟ้า CNT แบบใช้น้ำ) | ผลกระทบทางอุตสาหกรรม |
|---|---|---|---|
| ตัวทำละลายหลัก | ตัวทำละลายอินทรีย์ NMP | น้ำปราศจากไอออน | น้ำ-ช่วยลดต้นทุนการจัดหาตัวทำละลายได้อย่างมาก |
| เครื่องผูกที่ตรงกัน | พีวีดีเอฟ | CMC/SBR, กรดโพลีอะคริลิกที่มีน้ำ- | ระบบ Binder ไม่สามารถผสมกันได้ตามอำเภอใจ |
| ความกดดันด้านสิ่งแวดล้อม | สูงต้องใช้อุปกรณ์ฟื้นฟูขนาดใหญ่ | การปล่อยสาร VOC ต่ำลดลงอย่างมาก | โรงงานแบตเตอรี่ที่ส่งออกไปต่างประเทศชอบเส้นทางที่ใช้น้ำ- |
| วางความเสถียร | ระยะเวลาการเก็บรักษานาน CNT ไม่เสี่ยงต่อการรวมตัวกัน | มีความไวต่อ pH ต้องใช้สารกระจายตัว CNT โดยเฉพาะ | การแก้ไขข้อบกพร่องของสูตรผสมน้ำ-มีเกณฑ์ที่สูงกว่า |
| วัสดุแคโทดที่เหมาะสม | LFP ครบวงจรของ NCM/NCA | ครบกำหนดสำหรับ LFP; NCM นิกเกิลสูง-ยังคงได้รับการตรวจสอบอย่างต่อเนื่อง | NCM พลังงานระดับสูง-ยังคงใช้ระบบที่ใช้ NMP{1}} เป็นส่วนใหญ่ |
| การใช้พลังงานการอบแห้งแบบเคลือบ | สูง ต้องใช้ระบบการนำตัวทำละลายกลับมาใช้ใหม่ | ค่อนข้างต่ำ ช่วยประหยัดการลงทุนในการกู้คืน NMP | สายการผลิตกักเก็บพลังงานใหม่มีความได้เปรียบด้านต้นทุนด้วยโซลูชันที่ใช้น้ำ- |
| ความยากในการกระจาย CNT | ปานกลาง CNT มีความเข้ากันได้ดีเยี่ยม | ค่อนข้างสูง CNT ไม่ชอบน้ำและมีแนวโน้มที่จะรวมตัวกัน | ต้องใช้สารนำไฟฟ้า CNT แบบ-ที่ผ่านการบำบัดล่วงหน้า-โดยผู้ผลิตโดยเฉพาะ- |
อ้างอิง:วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีการจัดเก็บพลังงานการตรวจสอบของอุตสาหกรรมและข้อมูลกระบวนการที่เปิดเผยต่อสาธารณะจากโรงงาน-โรงงานแบตเตอรี่ชั้นหนึ่ง บริษัทหลายแห่งล้มเหลวในการแปลงเพราะพวกเขาใช้- CNT ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่ใช้น้ำมันโดยตรงในระบบที่ใช้น้ำ- ซึ่งส่งผลให้เกิดการตกตะกอน การตกตะกอน และความล้มเหลวในการสร้างเครือข่ายที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า Shandong Tanfeng ได้พัฒนา CNT Conductive Paste ที่เหมาะสมสำหรับทั้งสองระบบอย่างเป็นอิสระ: ส่วนผสมที่เป็นน้ำมัน-จะควบคุมตัวบ่งชี้ความชื้นอย่างเคร่งครัด ส่วนผสมที่เป็นน้ำ-ใช้เทคโนโลยีการปรับเปลี่ยนพื้นผิวของ CNT เพื่อปรับปรุงความสามารถในการไม่ชอบน้ำและลดความเสี่ยงในการรวมตัวกัน
2. สถานะการใช้งานจริงของระบบที่ใช้น้ำ-ในแบตเตอรี่ลิเธียม
กระบวนการที่ใช้น้ำ-สำหรับขั้วบวกของแบตเตอรี่ลิเธียมได้รับความนิยมอย่างเต็มที่ แคโทด LFP ประสบความสำเร็จในการรุกการผลิตจำนวนมาก-ในขนาดเล็ก เส้นทาง-ที่ใช้น้ำสำหรับแคโทดนิกเกิล NCM สูง-ยังคงอยู่ในขั้นนำร่องและขั้นตอนการตรวจสอบความถูกต้องเป็นชุดเล็กๆ- โดยที่ยังจำเป็นต้องมีวงจรความก้าวหน้าทางเทคนิคก่อนที่จะ-กลายเป็นอุตสาหกรรมขนาดใหญ่
2.1 แอโนดที่ใช้น้ำ- (กราไฟต์ / ซิลิคอน-แอโนดคาร์บอน): แอปพลิเคชันขนาดใหญ่-ในมาตราส่วน
แอโนดกราไฟต์ใช้ระบบน้ำ-แบบ CMC+SBR กันอย่างแพร่หลายมายาวนาน และ CNT แบบนำไฟฟ้าแบบน้ำ-ก็ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายมาก ในระบบขั้วบวกกราไฟท์แบบเดิม กระบวนการที่ใช้น้ำ-มีความเสถียรทางเทคนิคโดยให้ผลผลิตที่ควบคุมได้ แบตเตอรี่เก็บพลังงานในครัวเรือนและขั้วบวกของแบตเตอรี่-สำหรับรถสองล้อใช้น้ำเกือบทั้งหมด-
สถานการณ์สำหรับซิลิคอน-แอโนดคอมโพสิตคาร์บอนมีความแตกต่างกันอย่างชัดเจน: คาร์บอนซิลิคอน-ธรรมดาสามารถลองใช้ระบบที่ใช้น้ำ-ได้ แอโนดที่มีเนื้อหาสูง-ซิลิคอน-มักใช้สารละลายน้ำมันที่มีพื้นฐานเป็น NMP-- มากขึ้น เพื่อบรรเทากระบวนการไฮโดรไลซิสของอนุภาคซิลิคอนและการสลายตัวของวงจร
2.2 แคโทด LFP ที่ใช้น้ำ-: การรุกของการผลิตจำนวนมากอย่างต่อเนื่อง
LFP มีความเสถียรทางเคมีที่ดีเยี่ยมและต้านทานไฮโดรไลซิสได้ดีเยี่ยม ทำให้เป็นจุดเริ่มต้นที่ดีที่สุดสำหรับกระบวนการแคโทดที่ใช้น้ำ{0}} ผู้ผลิตแบตเตอรี่กักเก็บพลังงานหลายรายวางแผนโซลูชันแคโทดที่ใช้น้ำ-โดยตรงสำหรับสายการผลิตใหม่ โดยจับคู่กับสารนำไฟฟ้า CNT ที่ใช้น้ำ-โดยเฉพาะ ซึ่งช่วยลดการลงทุนในอุปกรณ์ NMP รวมถึงค่าใช้จ่ายในการดำเนินงานและบำรุงรักษาด้านสิ่งแวดล้อมได้อย่างมีประสิทธิภาพ ข้อจำกัดในปัจจุบันมุ่งเน้นไปที่กระบวนการอบแห้งแผ่นอิเล็กโทรดเคลือบหนาและการควบคุมความยืดหยุ่นของแผ่นอิเล็กโทรด
2.3 แคโทดนิกเกิล NCM ที่ใช้น้ำสูง-: ยังไม่มีการผลิตจำนวนมาก
วัสดุนิกเกิล NCM สูง-มีฤทธิ์ทางเคมีสูง เมื่อสัมผัสกับน้ำ จะเกิดปฏิกิริยาข้างเคียงขึ้น ทำให้ความเป็นด่างของสารละลายเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว การกัดกร่อนของอลูมิเนียมฟอยล์ และวงจรชีวิตของเซลล์ลดลง ในปัจจุบัน อุตสาหกรรมส่วนใหญ่บรรเทาข้อบกพร่องผ่านการเคลือบวัสดุ สารเติมแต่งบัฟเฟอร์ pH และสารยึดเกาะที่เป็นน้ำใหม่- แต่ผลผลิตโดยรวมและอายุการใช้งานของวงจรยังคงไม่ตรงกับเส้นทาง NMP ที่เติบโตเต็มที่ แบตเตอรี่สำหรับรถยนต์โดยสารระดับไฮเอนด์-จะไม่เปลี่ยนเป็นแคโทดแบบน้ำ-อย่างรวดเร็วในขณะนี้
จุดปวดหลักของน้ำ-กระบวนการที่อิง
ธรรมชาติที่ไม่ชอบน้ำของ CNT หมายถึงผงธรรมดาที่เข้าสู่น้ำโดยตรงจะจับตัวเป็นก้อนได้ง่ายมาก ต้องใช้ครีมนำไฟฟ้า CNT แบบน้ำที่ปรับแต่งเอง-
แรงตึงผิวของน้ำที่สูงขึ้นทำให้แผ่นอิเล็กโทรดเคลือบหนา-มีแนวโน้มที่จะแห้ง แตกร้าว และหลุดร่อนไม่สม่ำเสมอ
รีโอวิทยาของสารละลายมีความไวต่ออุณหภูมิและ pH โดยมีช่วงควบคุมการผลิตที่แคบ
Shandong Tanfeng ได้เพิ่มประสิทธิภาพสูตรเพสต์สื่อกระแสไฟฟ้า CNT ที่ใช้น้ำ-สำหรับสถานการณ์แบตเตอรี่ลิเธียมที่ใช้น้ำ- โดยให้ช่วงการปรับ pH ที่แนะนำ ลดปัญหาการเกิดเจลของสารละลายและการแบ่งชั้น และช่วยให้บริษัทแบตเตอรี่ลดวงจรการแก้ไขจุดบกพร่องของกระบวนการให้สั้นลง
3. จะจับคู่ท่อนาโนคาร์บอนแบบนำไฟฟ้ากับเส้นทางตัวทำละลายได้อย่างไร คู่มือการเลือกปฏิบัติ
เมื่อกำหนดเส้นทางของตัวทำละลายแล้ว ระบบเพสต์สื่อกระแสไฟฟ้า CNT จะต้องจับคู่เส้นทางนั้นให้สอดคล้องกัน ห้ามผสม-ส่วนผสมที่เป็นน้ำมันและน้ำ-โดยพลการ ควรให้ความสำคัญกับการยืนยันระบบความเข้ากันได้ของการวางกับผู้ผลิตวัตถุดิบ
สถานการณ์ที่ 1: สายการผลิตยังคงรักษากระบวนการที่ใช้น้ำมันพื้นฐาน-แบบ NMP- (กำลังแบบเทอร์นารี แบตเตอรี่นิกเกิล-สูง -ซิลิคอนแอโนดสูง)
ที่แนะนำ:สารเพสต์สื่อกระแสไฟฟ้า CNT ที่ใช้น้ำมัน-เป็นพื้นฐาน NMP
ข้อดี:CNT กระจายตัวเต็มที่ พื้นที่จัดเก็บแบบวางมีความเสถียร เข้ากันได้กับสารยึดเกาะ PVDF เหมาะสำหรับวัสดุแคโทดทุกประเภท และเครือข่ายนำไฟฟ้าทำงานได้อย่างเสถียร สารนำไฟฟ้า CNT ที่มีส่วนผสมของน้ำมัน-ของ Shandong Tanfeng ควบคุมความชื้นที่น้อยกว่าหรือเท่ากับ 1500 ppm อย่างเข้มงวดเพื่อหลีกเลี่ยงการเกิดเจล PVDF ทำให้เหมาะสำหรับการผลิตแบตเตอรี่จำนวนมากที่มีทรงกระบอกขนาดใหญ่ 4680-
สถานการณ์ที่ 2: การวางแผนสายการผลิต-เส้นทางที่ใช้น้ำ (LFP ที่เก็บพลังงาน, กราไฟท์แอโนด, การเคลือบ-แบบป้องกันไฟฟ้าสถิต)
ที่แนะนำ:สารเพสต์สื่อกระแสไฟฟ้า CNT แบบน้ำ-
ต้องเลือกเกรดเฉพาะสำหรับ-แบตเตอรี่ลิเธียมแบบดัดแปลง-สำหรับพื้นผิว- ลูกค้าไม่ควรกระจายผง CNT ลงในน้ำโดยตรง สารช่วยกระจายตัวที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า CNT ที่ใช้น้ำของ Shandong Tanfeng- ใช้-ระบบการกระจายตัวที่พัฒนาขึ้นเอง ทำให้ลูกค้าไม่จำเป็นต้องซื้อสารช่วยกระจายตัวเพิ่มเติมจำนวนมาก สามารถทำงานร่วมกับระบบสารยึดเกาะที่ใช้น้ำ CMC/SBR- ได้ ซึ่งตอบสนองการลดต้นทุนและความต้องการการผลิตที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมของแบตเตอรี่เก็บพลังงาน
ข้อผิดพลาดในการเลือกทั่วไป
เชื่อว่า "ส่วนผสมที่เป็นน้ำ-มีราคาถูกกว่า" และการปรับเปลี่ยนสายการผลิตแบบสุ่มสี่สุ่มห้า โดยไม่สนใจต้นทุนการแก้ไขจุดบกพร่องของกระบวนการและการสูญเสียผลผลิต
การเติม CNT ที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่มีน้ำมัน-โดยตรงลงในถังผสมน้ำ- ทำให้เกิดการจับตัวเป็นก้อนของสารละลายและเศษของเสีย
การใช้ผง CNT ธรรมดาในระบบที่ใช้น้ำ- ส่งผลให้มีการกระจายตัวไม่เพียงพอ ปริมาณการเติมเพิ่มขึ้น และความต้านทานภายในสูงขึ้น
4. การคาดการณ์การพัฒนาเส้นทางอุตสาหกรรมและข้อเสนอแนะในการดำเนินโรงงาน
ในระยะสั้น (3-5 ปี) ระบบ-ระบบ NMP ที่ใช้น้ำมันและระบบน้ำ-จะพัฒนาไปพร้อมกัน การจัดเก็บพลังงานและแบตเตอรี่สำหรับการขนส่งความเร็วต่ำ-กำลังเร่งการแปลงไปใช้น้ำ- แบตเตอรี่รถยนต์โดยสารระดับไฮเอนด์-ยังคงใช้กระบวนการที่ใช้น้ำมันเป็นหลัก- สายการผลิตใหม่ควรจองพื้นที่การแปลงความเข้ากันได้แบบสองบรรทัด
สำหรับบริษัทพลังงานใหม่ที่วางแผนอัปเกรดสูตรหรืออัปเกรดสายการผลิต แนวคิดในการนำไปปฏิบัติต่อไปนี้สามารถอ้างอิงได้:
ความแตกต่างของการวางตำแหน่งผลิตภัณฑ์:สำหรับผลิตภัณฑ์ที่เน้นการกักเก็บพลังงานและ LFP ให้จัดลำดับความสำคัญของเส้นทางที่ใช้น้ำ- และเชื่อมต่อกับตัวอย่างน้ำที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้า CNT - สำหรับพลังงานนิกเกิลระดับสูง-ระดับสูงและแอโนดซิลิกอนสูง- ให้เพิ่มประสิทธิภาพระบบน้ำมันที่ใช้ NMP- - ต่อไปในระยะสั้น
การทดสอบวัสดุพร้อมกัน:เมื่อแปลงเส้นทางของตัวทำละลาย สารยึดเกาะและสารนำไฟฟ้า CNT จะต้องผ่านการทดสอบเกรเดียนต์พร้อมกัน ไม่ควรเปลี่ยนวัตถุดิบเพียงตัวเดียวโดยลำพัง
มีส่วนร่วมกับผู้ผลิตแปะล่วงหน้า:ขอตัวอย่างเล็กๆ ของระบบที่เกี่ยวข้องเพื่อตรวจสอบความเสถียรของการวาง ความต้านทานของอิเล็กโทรด และประสิทธิภาพวงจรของเซลล์
Shandong Tanfeng New Material ในฐานะผู้ผลิตครีมนำไฟฟ้า CNT ระดับมืออาชีพ ได้ผลิต-ผลิตภัณฑ์ครีมนำไฟฟ้า CNT แบบใช้น้ำมัน-แบบ NMP{2}} และแบบผสมน้ำ-แบบเป็นสื่อกระแสไฟฟ้าแบบใช้น้ำ- ในปริมาณมากไปพร้อมๆ กัน ครอบคลุมหมวดหมู่ MWCNT และ FWCNT ขึ้นอยู่กับระบบแบตเตอรี่ของลูกค้าและเส้นทางตัวทำละลายในสายการผลิตที่มีอยู่ พวกเขาสามารถให้คำแนะนำการทดสอบตัวอย่างและกระบวนการกระจายตัว โดยนำเสนอ-โซลูชันแบบครบวงจรสำหรับการเลือกสารนำไฟฟ้า CNT ความเข้ากันได้ของสารวาง และปัญหาการกระจายตัวเป็นก้อน