สารละลายนำไฟฟ้าแบบท่อนาโนคาร์บอน-ชนิดผนังเดี่ยว: วิธีเลือกระหว่างสารละลายแบบน้ำ-กับน้ำมัน NMP-

ในระหว่างกระบวนการเลือกวัสดุสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียม วิศวกรฝ่ายวิจัยและพัฒนาจำนวนมากประสบปัญหาในการเลือกระบบตัวทำละลายสำหรับสารละลายนำไฟฟ้า SWCNT แม้ว่าประสิทธิภาพของท่อนาโนคาร์บอนจะคล้ายกันระหว่างเวอร์ชัน-ที่ใช้น้ำและน้ำมัน NMP- แต่ระบบสารช่วยกระจายตัว ความเข้ากันได้ และสภาวะการประมวลผลแตกต่างกันอย่างมาก การเลือกระบบที่ไม่ถูกต้องอาจนำไปสู่ปัญหาต่างๆ เช่น การตกตะกอนของสารละลาย ความล้มเหลวในการกระจายตัว และความต้านทานของอิเล็กโทรดที่พุ่งสูงขึ้นในระหว่างการผลิตจำนวนมาก การระบุขอบเขตที่เกี่ยวข้องของสารละลายทั้งสองประเภทให้ชัดเจนและจับคู่ให้เข้ากับกระบวนการผสมที่มีอยู่ของโรงงานถือเป็นสิ่งสำคัญในการใช้ประโยชน์จากข้อดีหลักของ SWCNT ได้อย่างเต็มที่ นั่นคือ มีค่าการนำไฟฟ้าสูงและระดับการเติมต่ำ Shandong Tanfeng สามารถจัดหาสารละลาย SWCNT ที่ใช้น้ำ-และน้ำมัน NMP- และได้ดำเนินการปรับสูตรสำหรับระบบผสมต่างๆ เพื่อช่วยให้ผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมลดต้นทุนการทดลอง-และ-ข้อผิดพลาด

I. การเปรียบเทียบตัวบ่งชี้หลัก: สารละลาย SWCNT ที่ใช้น้ำ-เทียบกับน้ำมัน NMP-

ความแตกต่างหลักระหว่างสารละลาย SWCNT ที่เป็นน้ำกับน้ำมัน NMP- อยู่ที่สารช่วยกระจายตัวและตัวพาตัวทำละลาย แม้ว่าค่าการนำไฟฟ้าของ CNT จะใกล้เคียงกัน แต่ความเข้ากันได้กับสารยึดเกาะและวัสดุออกฤทธิ์จะแตกต่างอย่างสิ้นเชิง ห้ามใช้หรือผสมข้ามระบบ-โดยเด็ดขาด

SWCNT มีเส้นผ่านศูนย์กลางที่ละเอียดมากและมีแนวโน้มที่จะเกิดการเกาะตัวกันสูง สารละลายที่มีน้ำ-และ-จากน้ำมันใช้ระบบการปรับเปลี่ยนพื้นผิวและการกระจายตัวที่แตกต่างกันโดยสิ้นเชิงเพื่อให้เหมาะกับสภาพแวดล้อมการผสมน้ำและ NMP ที่เข้ากันไม่ได้ การผสมพวกมันมีแนวโน้มที่จะทำให้เกิดการตกตะกอนของสารช่วยกระจายตัวและการรวมตัวกันของ CNT ขนาดใหญ่- ตามมาตรฐาน GB/T 33818-2017 สำหรับสารละลายที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าของท่อนาโนคาร์บอน การเปรียบเทียบตัวบ่งชี้ที่สำคัญมีดังนี้:

Shandong Tanfeng ผลิตสารละลายนำไฟฟ้า SWCNT ทั้งสองประเภทนี้ในสายการผลิตที่แยกจากกัน เพื่อหลีกเลี่ยงการปนเปื้อนข้าม- แต่ละแบทช์ได้รับการตรวจสอบความเข้ากันได้เพื่อให้แน่ใจว่า CNT แยกส่วนภายในระบบที่เกี่ยวข้องอย่างเพียงพอ และลดความเสี่ยงในการรวมตัวกัน

ครั้งที่สอง ระบบที่เหมาะสมและจุดใช้งานสำหรับสารละลายนำไฟฟ้า SWCNT แบบใช้น้ำมัน NMP-

สารละลายนำไฟฟ้า SWCNT ที่ใช้น้ำมัน NMP- เหมาะสำหรับระบบผสมตัวทำละลาย NMP- เท่านั้น โดยหลักๆ สำหรับแคโทดแบตเตอรี่ลิเธียม ไม่สามารถใช้ในสารละลายแอโนดที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบ-ได้ ขั้นตอนการป้อนต้องเกี่ยวข้องกับการ-ผสมกับสารละลายสารยึดเกาะ PVDF ก่อน

สารละลาย SWCNT ที่ใช้น้ำมัน-ใช้ NMP เป็นตัวพา โดยมีสารช่วยกระจายตัวที่ละลายได้อย่างเสถียรใน NMP และให้ความเข้ากันได้ดีเยี่ยมกับสารยึดเกาะ PVDFสถานการณ์การใช้งานหลัก:แคโทดนิกเกิล NCM สูง- ระบบแคโทดแรงดันสูง- และสูตรแคโทดที่มีน้ำมัน- ซึ่งต้องการการเติมสารนำไฟฟ้าที่ต่ำมาก

ขั้นตอนการผสมมาตรฐาน:

ละลาย PVDF ทั้งหมดในตัวทำละลาย NMP เพื่อเตรียมสารละลายสารยึดเกาะที่สม่ำเสมอ

เติมสารละลายที่มีน้ำมันเป็นส่วนประกอบหลัก-ของ SWCNT NMP และ-ผสมล่วงหน้าด้วยความเร็วต่ำ เพื่อให้ CNT กระจายตัวได้เต็มที่ในสภาพแวดล้อมของสารละลายสารยึดเกาะ

เพิ่มวัสดุแอคทีฟแคโทดและสารนำไฟฟ้าอื่นๆ แล้วค่อยๆ เพิ่มความเร็วในการกระจายตัว

หลังจากผ่านการตรวจสอบความละเอียดและความหนืดแล้ว ให้กรองและถ่ายโอนไปยังกระบวนการเคลือบ

ข้อควรระวังในการผลิต:

ห้ามมิให้เติมสารละลาย SWCNT ที่มีน้ำมัน NMP- ลงในสารละลายที่มีน้ำเป็นหลัก-โดยเด็ดขาด สิ่งนี้จะทำให้เกิดการตกตะกอนและการจับตัวเป็นก้อนทันที

SWCNT มีความไวต่อสภาวะการกระจายตัว ไม่แนะนำให้ป้อนผงแห้ง ขั้นตอนการผสมล่วงหน้า-ถือเป็นสิ่งสำคัญ

ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการระบายอากาศในโรงงานที่ดีและควบคุมการเคลื่อนตัวของปริมาณของแข็งที่เกิดจากการระเหยของตัวทำละลาย NMP

กรณีศึกษาโรงงาน:ในตอนแรกบริษัทแบตเตอรี่นิกเกิล NCM สูง-ใช้สารละลายนำไฟฟ้า SWCNT แบบน้ำ- ในระบบแคโทด NMP ของตนโดยไม่ได้ตั้งใจ วัสดุตกตะกอนที่มองเห็นได้ปรากฏขึ้นในสารละลาย ซึ่งนำไปสู่การปฏิเสธแผ่นอิเล็กโทรดขนาดใหญ่เนื่องจากมีจุดดำ หลังจากเปลี่ยนมาใช้สารละลายนำไฟฟ้า SWCNT ที่ใช้น้ำมัน NMP ของซานตง Tanfeng- และปฏิบัติตามขั้นตอนก่อน-ผสม อิเล็กโทรดอิมพีแดนซ์มีคุณสมบัติตรงตามมาตรฐานและอัตราของเสียกลับมาเป็นปกติ

III. ระบบที่เหมาะสมและจุดใช้งานสำหรับสารละลายนำไฟฟ้า SWCNT แบบใช้น้ำ-

สารละลายนำไฟฟ้า SWCNT แบบน้ำ-ใช้สำหรับการผสมน้ำโดยเฉพาะ ซึ่งส่วนใหญ่ใช้ในขั้วบวกของแบตเตอรี่ลิเธียม ไม่เหมาะสำหรับระบบแคโทดที่ใช้น้ำมัน NMP- กระบวนการนี้จำเป็นต้องมีการผสมครั้งแรกกับสารละลายสารยึดเกาะ CMC โดยจะเพิ่มสารยึดเกาะ SBR ในภายหลัง

สารละลาย SWCNT ที่เป็นน้ำ-ใช้น้ำบริสุทธิ์เป็นตัวกลาง โดยมีสารช่วยกระจายตัวที่ปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำ โดยหลักแล้วมีไว้สำหรับแอโนดกราไฟท์และแอโนดคาร์บอน-ซิลิคอน-ที่มีซิลิคอนสูง- ซึ่งสอดคล้องกับแนวโน้มในปัจจุบันที่มีต่อกระบวนการแอโนดที่ใช้น้ำ-เป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม

สถานการณ์การใช้งานหลัก:แอโนดคาร์บอน-ซิลิคอนระดับไฮเอนด์ -แอโนดกราไฟท์ที่ชาร์จเร็ว และแอโนดแบตเตอรี่ขนาดเล็ก-

ขั้นตอนการผสมมาตรฐาน:

ละลาย CMC ในน้ำปราศจากไอออนเพื่อเตรียมสารละลายสารยึดเกาะที่สม่ำเสมอ

เติมสารละลายนำไฟฟ้า SWCNT ที่มีน้ำเป็นส่วนประกอบหลัก- และ-กระจายตัวด้วยความเร็วต่ำ

เติมกราไฟท์/ซิลิคอน-ผงคาร์บอนแอคทีฟและสารนำไฟฟ้าเสริม จากนั้นจึงกระจายตัวด้วยความเร็วสูง

สุดท้าย เติมน้ำยาง SBR ด้วยความเร็วต่ำและปรับความหนืดเพื่อเตรียมสารละลายให้เสร็จสิ้น

ข้อควรระวังในการผลิต:

ไม่ควรผสม SBR กับสารละลาย SWCNT ที่เป็นน้ำ-ด้วยความเร็วสูงเป็นเวลานาน เนื่องจากอาจทำให้เกิดการแยกตัวออกจากน้ำยางได้

หลีกเลี่ยงการแช่แข็งที่อุณหภูมิต่ำ-อย่างเคร่งครัดระหว่างการเก็บรักษา การแช่แข็ง-วงจรการละลายจะสร้างความเสียหายให้กับระบบการกระจายตัวอย่างถาวร

อย่าปล่อยให้มีการปนเปื้อนกับสารละลายที่มีน้ำมันเป็นองค์ประกอบหลัก-ของ NMP เนื่องจากจะทำให้เกิดการจับตัวเป็นก้อน

สารละลายนำไฟฟ้า SWCNT ที่ใช้น้ำของ Shandong Tanfeng-ได้รับการแก้ไขและปรับให้เหมาะสมสำหรับซิลิคอน-แอโนดคาร์บอน โดยสามารถรักษาเครือข่ายเชื่อมโยง CNT ได้แม้จะอยู่ภายใต้การขยายตัวและการหดตัวของอนุภาคซิลิคอนซ้ำๆ ซึ่งช่วยให้เซลล์รักษาวงจรชีวิตที่มั่นคง

IV. มิติหลักสำหรับการตัดสินการคัดเลือก

เกณฑ์การคัดเลือกหลักคือระบบตัวทำละลายผสมที่มีอยู่ของโรงงาน ตามด้วยว่าอิเล็กโทรดเป็นแคโทดหรือแอโนด ประสิทธิภาพไม่สามารถขึ้นอยู่กับคุณสมบัติของ CNT เพียงอย่างเดียว แม้แต่ SWCNT ที่มีคุณภาพสูงสุดก็ยังมีประสิทธิภาพต่ำกว่าหากตัวพาตัวทำละลายเข้ากันไม่ได้

ความเข้าใจผิดที่พบบ่อย:เจ้าหน้าที่ฝ่ายวิจัยและพัฒนาบางคนเชื่อว่าสารละลายนำไฟฟ้า SWCNT เป็นแบบสากล และเพียงแค่เปลี่ยนตัวพาตัวทำละลายหรือผสมให้เข้ากันโดยตรง สิ่งนี้นำไปสู่การจับตัวเป็นก้อนของสารละลายและข้อบกพร่องของอิเล็กโทรดอย่างหลีกเลี่ยงไม่ได้ แม้ว่าวัตถุดิบ CNT จะเหมือนกัน แต่ระบบกระจายตัวสำหรับสารละลายที่มีน้ำ-และน้ำมัน-จะแตกต่างกันโดยสิ้นเชิงและไม่สนับสนุนการใช้ข้าม-

หากบริษัทมีความต้องการในการพัฒนาทั้งแคโทดและแอโนด Shandong Tanfeng สามารถจัดหาตัวอย่างสารละลายนำไฟฟ้า SWCNT ที่เป็นน้ำมันและน้ำ-และ-สำหรับการทดลองเปรียบเทียบขนาดเล็ก-คู่ขนาน ซึ่งจะช่วยลดต้นทุนการทดลองวิจัยและพัฒนา-และ-ข้อผิดพลาด

V. คำแนะนำในการตรวจสอบวัสดุที่เข้ามาและแนวทางปฏิบัติในการผลิต

เมื่อได้รับสารละลายนำไฟฟ้า SWCNT นอกเหนือจากปริมาณของแข็งและปริมาณ CNT แล้ว การทดสอบความเข้ากันได้ของสูตรผสมขนาดเล็ก-ถือเป็นสิ่งสำคัญ ยืนยันความเข้ากันได้กับสารยึดประสานของโรงงานก่อนดำเนินการนำร่องและการผลิตจำนวนมาก

ตรวจสอบรายงานโรงงานของผลิตภัณฑ์เพื่อยืนยันว่าเป็นรุ่นที่ใช้น้ำหรือน้ำมัน NMP- เพื่อหลีกเลี่ยงการนำวัสดุกลับคืนในคลังสินค้าอย่างไม่ถูกต้อง

เก็บตามเงื่อนไขที่ระบุเมื่อมาถึงและ-คนในถังทั้งหมดอีกครั้งก่อนใช้งาน

จัดลำดับความสำคัญของการทดลองในห้องปฏิบัติการ- การสังเกตการจับตัวเป็นก้อนหรือการรวมตัว และการทดสอบความละเอียดและความต้านทานของอิเล็กโทรด

เมื่อประสิทธิภาพเคมีไฟฟ้าขนาดเล็ก-เป็นที่น่าพอใจแล้ว ให้ดำเนินการตรวจสอบนำร่องแล้วจึงทำการผลิตจำนวนมาก

ทีมเทคนิคของ Shandong Tanfeng สามารถให้ข้อมูลอ้างอิงกระบวนการ เช่น ความเร็วในการกวนและ-ระยะเวลาก่อนการผสม โดยขึ้นอยู่กับสูตรที่มีอยู่ของลูกค้าเพื่อลดรอบการแก้ไขจุดบกพร่อง

สารละลายนำไฟฟ้า SWCNT แบ่งออกเป็นประเภทน้ำมัน-และน้ำ-ของ NMP แม้ว่าประสิทธิภาพของ CNT จะใกล้เคียงกัน แต่สารช่วยกระจายตัวและตัวพาตัวทำละลายจะเป็นอิสระอย่างสมบูรณ์และไม่สามารถผสมข้ามระบบได้ สารละลาย SWCNT ที่ใช้น้ำมัน NMP- เหมาะสำหรับระบบแคโทดที่ใช้การผสม NMP และสารยึดเกาะ PVDF สารละลาย SWCNT ที่ใช้น้ำ-เหมาะสำหรับระบบแอโนดที่ใช้การผสมน้ำและสารยึดเกาะ SBR CMC- โดยทั่วไปสำหรับแอโนดคาร์บอนซิลิคอน- ปัจจัยการคัดเลือกหลักคือการจับคู่ตัวทำละลายผสมและประเภทอิเล็กโทรดของโรงงาน ตามด้วยการตรวจสอบ-ขนาดเล็ก Shandong Tanfeng มีความสามารถในการผลิตจำนวนมากสำหรับสารละลายนำไฟฟ้า SWCNT แบบน้ำและแบบน้ำมัน- พร้อมการควบคุมสิ่งเจือปนที่เข้มงวดและความเสถียรของแบทช์ และให้การสนับสนุนเทคโนโลยีกระบวนการที่สนับสนุนเพื่อช่วยในการพัฒนา-โครงการแบตเตอรี่ระดับไฮเอนด์