Hvordan bruke ledende karbon nanorørslurry i litiumbatteri katoder/anoder?

I blandingsprosessen for litiumbatterislurry har CNT-ledende slurry blitt et vanlig ledende tilsetningsstoff. Påføringsprosessene, tilsetningsforholdene og dispersjonskravene for CNT-slurry varierer sterkt mellom katode- og anodesystemer. Mange prosessanlegg for litiumbatterier bruker ganske enkelt de samme mateparametrene for begge, noe som kan føre til problemer som høy intern motstand i elektrodeplater, unormal slurry-reologi og substandard sykluslevetid. Å tydeliggjøre de forskjellige applikasjonslogikkene for katoder og anoder, og matche dem med de riktige slurrykvalitetene, er nøkkelen for å fullt ut utnytte de lang rekkevidde ledende nettverksfordelene til CNT-er. Shandong Tanfeng fokuserer på FoU og produksjon av CNT-ledende slurries for litiumbatterier, og utvikler skreddersydde produkter for katoder og anoder for å hjelpe batteriprodusenter med å forenkle slurryfremstillingsprosessene-og stabilisere elektrokjemisk ytelse.

I. Kjerneapplikasjonsforskjeller mellom katoder og anoder

CNT-ledende slurry for katoder fokuserer på å bygge ledende veier ved lave tilsetningsnivåer, egnet for NMP-olje-baserte systemer. Anodeapplikasjoner er delt inn i grafittanoder og silisium-baserte anoder, kompatible med både olje-baserte og vann-baserte prosesser. Silisium-baserte anoder har høyere krav til CNT-sideforhold og slurry-seighet. Den samme typen slurry bør ikke brukes om hverandre for begge.

Katodeaktive materialer har høy komprimeringstetthet. Det ledende middelet fyller først og fremst hullene mellom partiklene for å undertrykke intern motstandsøkning. Foruten ledningsevne, må anoden også buffere materialvolumutvidelse, spesielt for silisium-baserte anoder, der CNT-er må danne et fleksibelt sammenkoblet nettverk for å forhindre at de ledende banene brytes. Nøkkelparametere for ulike scenarier er som følger:

Shandong Tanfeng deler inn produkter for forskjellige scenarier. FB-serien er designet for olje-baserte katoder, med streng urenhetskontroll for å redusere batterisidereaksjoner. Den FB vannbaserte-serien er egnet for grafitt- og silisium-karbonanoder, og tilbyr god spredningsstabilitet og tilpasser seg miljøer for vannholdig oppslemming-, slik at kundene ikke trenger å justere spredningsprosessene gjentatte ganger.

II. Hvordan bruke CNT-ledende slurry i litiumbatterikatoder

For katodebruk bør CNT-ledende slurry fortrinnsvis tilsettes via en for-blandingsmetode, ikke tørr-blandet direkte med aktive pulvere. Fokuset er på å kontrollere slurryfinheten og urenhetsinnholdet for å matche høyspenningskatodedriftsforholdene.

Katodeproduksjon bruker stort sett NMP-løsningsmiddelsystemet. Standard operasjonsprosedyre er:

Løs opp bindemidlet PVDF i NMP for å lage en bindemiddelløsning.

Tilsett den ledende CNT-oppslemmingen og rør ved lav hastighet for å for-mikse, slik at CNT-ene først kan dispergere i bindemiddelløsningen.

Tilsett sekvensielt det aktive katodematerialet og det ledende stoffet for sot, og øk deretter rørehastigheten for høy-spredning.

Når viskositet og finhet oppfyller standardene, filtrer og overfør slurryen til belegningsprosessen.

Viktige operasjonelle punkter:

Ikke hell CNT-ledende slurry direkte i pulver med høyt-fast-innhold, da dette lett kan forårsake agglomerater.

For NCM-systemer, kontroller strengt metallurenheter for å forhindre selvutlading av- batteriet. Shandong Tanfengs katode-spesifikke slurry kontrollerer strengt metallurenheter som jern og kobber, og gjennomgår fler-rensing og filtrering før frakt.

For LFP-systemer kan bruk av CNT-er i kombinasjon med carbon black balansere ytelse og kostnader, og gi bedre resultater enn å bruke carbon black alene.

Tilbakemeldinger fra fabrikken indikerer at noen selskaper legger til CNT-slam for sent i prosessen eller i høyhastighets blandetanker med utilstrekkelig blandetid. Dette fører til ufullstendig CNT-oppløsning, noe som resulterer i lokalt høy impedans på elektrodeplaten og spenningsfall under hastighetstesting. Det er nødvendig å justere fôringssekvensen.

III. Slik bruker du CNT-ledende slurry i litiumbatterianoder

Både grafitt- og silisium-karbonanoder kan bruke CNT-ledende slurry. Vann-baserte anoder er hovedstrømmen. Fôringssekvensen bør prioritere for-blanding med CMC-bindemiddelløsning. For silisium-karbonanoder må tilsetningen av tørr-basis økes på passende måte, og oppmerksomhet må rettes mot slurrys reologi og elastisitet.

Standard slurry-fremstillingsprosess for vann-baserte grafittanoder:

Løs opp CMC i rent vann for å lage en bindemiddelløsning.

Tilsett den CNT-ledende slurryen og bland ved lav hastighet til den er jevn.

Legg til grafitt/silisium-karbonaktivt materiale og ledende sot, og utfør deretter høy-spredning.

Til slutt tilsett SBR-bindemiddelet og bland ved lav hastighet for å justere viskositeten, og fullfør anodeoppslemmingen.

Kritiske prosessdetaljer:

SBR lateks bør ikke blandes med CNT ledende slurry ved høy hastighet over lengre tid, da dette kan forårsake demulgering. Det bør tilsettes på slutten av prosessen ved lav hastighet.

Tilsetningen på tørr-basis for konvensjonelle grafittanoder trenger ikke å være for høy. Overdosering kan presse bindemiddelandelen, noe som fører til pulveravgivelse av elektrodeark.

Silisiummaterialer i silisium-karbonanoder viser stor ekspansjon. De er avhengige av at CNT-er kobles sammen for å danne et fleksibelt nettverk. Derfor er tilsetningsmengden høyere enn for konvensjonelle grafittanoder under lignende forhold.

Shandong Tanfengs FB vann-baserte CNT-ledende slurry er kompatibel med vann-baserte anodesystemer og viser god kompatibilitet med CMC og SBR, med minimal risiko for flokkulering. Mange silisium-karbonanodeprodusenter tar direkte i bruk denne karakteren, noe som reduserer utviklingstiden for formuleringen.

IV. Vanlige fallgruver ved bruk av CNT-ledende slurry for katoder og anoder

Å blande kvaliteter feil, bruke feil fôringssekvens og blindt øke tilsetningsmengden er de tre vanligste problemene ved påføring av CNT-slurry på katoder og anoder. Disse kan direkte forårsake unormal slurry og batteriytelse.

Mange fabrikker, som søker enkelhet, bruker én type CNT-slurry for både katode og anode. Imidlertid har forskjellige systemer forskjellige dispergeringsmidler og urenhetsspesifikasjoner. Selv om problemer kanskje ikke dukker opp i begynnelsen, dukker problemer som selv-utladning og uregelmessige sykler opp under masseproduksjon. Shandong Tanfeng gir anbefalinger for valg av klasse basert på kundens batterikjemi for å unngå produksjonstap fra uoverensstemmende karakterer.

V. Anbefalinger for inspeksjon av innkommende materiale og prosessforsøk

Det er avgjørende å gjennomføre verifisering av innkommende materialer før produksjon. Ikke stol kun på solide innholdsspesifikasjoner. Kombiner finhet, resistivitet og kompatibilitetstester i små-forsøk for å bekrefte egnethet for ditt spesifikke blandeutstyr før du skalerer opp til produksjon.

Når du mottar den ledende CNT-oppslemmingsprøven, kontroller først fabrikktestrapporten, og vær oppmerksom på faststoffinnhold, CNT-innhold, metallurenheter og finhet.

Gjennomfør små-oppslemmingsforsøk som etterligner produksjonslinjeprosessen. Observer for agglomerering eller flokkulering, og test slurryens viskositet og elektrodearkresistivitet.

Når små-elektrokjemiske tester har bestått, skaler du gradvis opp til pilotforsøk og til slutt til masseproduksjon.

Følg produsentens krav til oppbevaring, sørg for riktig forsegling og temperaturkontroll, og -rør slurryen grundig på nytt før bruk.

Shandong Tanfeng kan gi prøveprøver til samarbeidende kunder og tilbyr teknisk støtte. Teamet vårt kan gi råd om fôringssekvenser, rørehastigheter og blandingsvarighet skreddersydd til kundens eksisterende utstyr, noe som bidrar til å forkorte formuleringsfeilsøkingssyklusen.

Anvendelsen av CNT-ledende slurry i litiumbatterikatoder og -anoder kan ikke generaliseres. Katoder bruker hovedsakelig NMP-olje-baserte systemer, og søker lave urenheter og rimelig lave tilsetningsnivåer. Anoder bruker hovedsakelig vann-baserte systemer, med silisium-karbonanoder som legger større vekt på det fleksible ledende nettverket bygget av CNT-er. Det er avgjørende å unngå å blande forskjellige systemkvaliteter vilkårlig og å strengt kontrollere fôringssekvensen og røreprosessen. Å velge riktig CNT-ledende slurry og kombinere den med validering i liten-skala er den eneste måten å fullt ut realisere fordelene med CNT-ledningsevne. Shandong Tanfeng tilbyr en omfattende produktmatrise av dedikerte CNT-ledende slurries for både katoder og anoder, sammen med prosessløsninger, for å hjelpe litiumbatteriprodusenter med å oppnå stabil produksjon.