Која је најгора ноћна мора за инжењере који облажу електроде литијумских батерија? Вероватно сте видели да се свеже осушене електроде сипају у прах при лаганом додиру. Окружење ивица током сечења, лепљење ваљка током каландрања, па чак и пуцање електроде током намотавања-сви ови проблеми сежу до једног основног узрока:ЦНТ-ови су "очистили" везиво.
ЦНТ нуде одличну проводљивост, али имају двоструку-своју: изузетно велику специфичну површину. ЦНТ са једним-зидом достижу 800–1300 м²/г, а вишезидни ЦНТ око 180–210 м²/г. Овако велика површина ствара безброј места адсорпције, делујући као моћни сунђер који халапљиво адсорбује оближње везивне молекуле-ПВДФ, СБР, ЦМЦ, сви су заробљени.
Са везивом заплењеним од ЦНТ-а, активни материјали се не могу чврсто везати, тако да осипање праха и губитак материјала постају неизбежни. Данас детаљно објашњавамо механизам и делимо како да решите проблем прилагођавањем садржаја везива и оптимизацијом редоследа храњења.
1. Ефекат "црне рупе везива" угљеничних наноцеви
Да бисте разумели осипање праха, прво морате схватити колико је велика специфична површина ЦНТ-а.
Као 1Д наноматеријали, ЦНТ имају пречник од само неколико до десетина нанометара, али дужину на микронској скали, са односом ширине и висине од 1.000. Ова структура им даје изузетно високу специфичну површину. Истраживања показују да вертикално поређани ЦНТ низови имају специфичну површину од око 600 м²/г, док су дисперговани једнозидни ЦНТ - чак и већи на 800–1300 м²/г.
За поређење: проводљива чађа има специфичну површину од ~60–80 м²/г, што значи да се ЦНТ адсорбују10-20 пута више молекула везивапо тежини.
Када се везиво дода суспензији, јавља се конкуренција: и честице активног материјала и површине ЦНТ захтевају везиво. ЦНТ доминирају у овој конкуренцији због своје огромне специфичне површине и високе површинске енергије, чврсто адсорбујући велике количине везива у слој премаза. резултат:изразито недовољно ефикасно везиво за везивање активних материјала.
Студије примећују да се наночестице лако ре-агломерирају током дисперзије због своје јединствене морфологије, која не само да нарушава проводљивост већ и ремети везу између везива и активних материјала. Ово је физичко-хемијска суштина осипања праха.
2. Домино ефекат осипања праха
Адсорпција везива од стране ЦНТ-а изазива низ проблема:
Недовољно ефикасно везиво: Активним честицама недостаје довољно "лепка", смањујући снагу електроде.
Нестабилна проводна мрежа: Везиво адсорбовано на ЦНТс слаби контакт између ЦНТ-а и других честица.
Уски прозор процеса наношења премаза: Електроде за{0}}осипање праха носе велике ризике код сечења и{1}}ивица за сечење.
Остварите{0}}ефекте у процесима у наставку: Већи ризик од лома електроде у намотају, смањен животни век циклуса и угрожена безбедност батерије.
Абнормални угљенични премаз смањује адхезију електрода, повећавајући ризик од распршивања праха на ивицама сечења и -сечења, што нарушава проводљивост електрона и повећава електрохемијску поларизацију.
Осипање праха није само естетски проблем-већ директно одређује коначни учинак батерије.
3. Решење 1: Подесите дозу везива
Пошто ЦНТ троше додатно везиво, најдиректније решење је дадодати још.
Колико? Искуство у индустрији показује да када је ЦНТ оптерећење 0,5%–1,5%, дозу везива обично треба повећати за10%–30%. Тачан пораст зависи од типа ЦНТ-а (једноструки- или више-зидни), специфичне површине и својстава активног материјала.
У производњи препоручујемо градијент тестове: фиксирајте дозу ЦНТ-а, тестирајте снагу љуштења електроде и осипање праха на 5%, 10%, 15%, 20%, 25% вишим нивоима везива и пронађите оптималну цену{5}}перформансе.
Неке техничке шеме додају порозни угљенични прах у проводљиву суспензију, што побољшава квашење електролита електролита, повећава збијање катоде и површинску густину и спречава лепљење ваљка и осипање праха. Ово је такође изводљив приступ.
4. Решење 2: Оптимизујте редослед храњења
Повећање везива је „директан додатак“, док је оптимизација редоследа храњења „паметни додатак“.
Конвенционална пракса меша све материјале одједном или додаје ЦНТ пре везива. Ово омогућава ЦНТ-овима да прво адсорбују везиво, не остављајући везиво доступно за касније{1}}додате активне материјале.
Исправан приступ је данека се активни материјали прво "напуне".. Препоручено постепено храњење је следеће:
Систем на{0}}уљи (ПВДФ–НМП)
Додајте сав ПВДФ у НМП и потпуно растворите 2-3 сата.
Додати проводну чађу (ако се користи) и уједначено измешати.
Додајте активне материјале (нпр. ЛиФеПО₄, НЦМ) и распршите великом брзином.
Последњу додајте ЦНТ пасту и мешајте равномерно на малој брзини.
Водени систем (ЦМЦ–СБР)
Помешајте ЦМЦ са водом да бисте припремили премикс и мешајте 3-5 сати.
Додајте активне материјале и распршите великом брзином.
Додајте проводну чађу и ЦНТ, а затим равномерно распршите.
Последње додајте СБР и равномерно мешајте на малој брзини.
Кључни принцип: Нека везива прво у потпуности контактирају активне материјале како би се формирала прелиминарна мрежа за везивање. Додајте ЦНТ последње-већина везива је већ везана за активне материјале, тако да је ЦНТ адсорпција ограничена и дисперзија постаје лакша.
Патентирана технологија користи систем за аутоматско довођење праха за додавање ЦНТ-а у више корака, ефикасно снижавајући вршни вискозитет високо{0}}чврсте ЦНТ суспензије и побољшавајући обрадивост. Од овога вреди учити.
5. Решење 3: Користите унапред-распршену пасту
Поред подешавања формуле и процеса, погоднија опција је употребаунапред{0}}дисперзована ЦНТ проводна пастауместо распршивања праха у-кући.
Зашто? Сам процес дисперзије праха је најризичнија фаза за адсорпцију везива. Пред-распршена паста добављача са компатибилним дисперзантом у великој мери смањује ризик од преко{2}}адсорпције.
Као професионални произвођач ЦНТ-а, ми дубоко разумемо проблеме које ослобађање праха доноси купцима у наставку. Због тога не обезбеђујемо само ЦНТ прах високе{1}}чистоће већ и унапред{2}}дисперзовану проводну пасту. Са-саморазвијеним системима за дисперзију и оптимизованим процесима храњења, обезбеђујемо да су ЦНТ у свакој серији стабилно дисперговани пре испоруке, минимизирајући осипање праха узроковано адсорпцијом везива током употребе.
Танфенг Тецхнологи поседује комплетну технологију-индустријског{1}}ланца која покрива катализаторе, прах, испирање киселинама и суспензију. За ЦНТ пасту са једном{3}}зидом, наши-саморазвијени дисперзанти дају бољи вискозитет и чврсти садржај од увезених производа. Професионални произвођачи имају јасне предности у избору дисперзанта и контроли процеса.
Наша линија производа укључује ЦНТ прах са више-зидова, ЦНТ прах са једним-зидом и ЦНТ проводљиву пасту. Произведен путем хемијског таложења паре (ЦВД), ми контролишемо кључне параметре (пречник, однос ширине и висине, специфична површина) на извору како бисмо подржали стабилну примену. Такође пружамо техничке консултације 24/7 да бисмо помогли у оптимизацији формула и процеса, нудећи право решење „материјал + услуга“ на једном-врату.
6. Практичне препоруке корисника
Ако се борите са осипањем праха електроде, покушајте ове кораке:
Проверите да ли постоји прекомерно оптерећење ЦНТ: ЦНТ су проводљивији од чађе и обично захтевају ниже дозе. Преоптерећење повећава ризик од осипања.
Проверите редослед храњења: Да ли везива прво контактирају активне материјале? Да ли се ЦНТ додају последњи?
Тестирајте повећање везива: Повећајте везиво за 10%–20% на основу ваше тренутне формуле и приметите побољшање.
Пребаците се на унапред{0}}дисперзирану пасту: Ако дисперзија праха остане нестабилна, купите унапред-дисперзирану пасту да бисте избегли пробне процесе-и-грешке.
Чини се да је осипање праха електрода проблем процеса, али у основи се ради о усклађивању својстава ЦНТ-а са процесима примене. Разумевање ефекта „црне рупе везива“ и прилагођавање дозе и храњења у складу са тим решиће већину проблема са избацивањем праха.
Ако тражите ЦНТ прах или проводну пасту, или вам је потребна помоћ у решавању проблема осипања праха, контактирајте нас. Као професионални произвођач, помажемо да овај материјал високих-перформанси али и „високог-одржавања“ претворите у стабилну продуктивност ваше производне линије.