Uglerod nanotubeli o'tkazgich pastasi lityum batareya elektrodlarini tayyorlash uchun ajralmas o'tkazuvchan qo'shimcha hisoblanadi. Pasta uchun erituvchi yo'nalish an'anaviy NMP{1}}yog'ga-asoslangan tizimga va yangi paydo bo'layotgan suv-tizimga bo'linadi. Tobora ko'proq batareya ishlab chiqaruvchilari tergov qilishni boshlaydilar: NMP erituvchisi to'liq almashtiriladimi? Lityum batareyalar sohasida suvga asoslangan tizim-haqiqiy taraqqiyoti qanday? Uglerod nanotube o'tkazuvchan pastasi qaysi jarayon yo'nalishiga mos kelishi kerak? Global VOC nazorati va Evropa Ittifoqi batareyasi qoidalarini amalga oshirish bilan hal qiluvchi marshrutni tanlash ishlab chiqarish liniyasini rejalashtirish va formulani takrorlashda asosiy muammoga aylandi. Ushbu maqola ommaviy ishlab chiqarish amaliyoti bilan birgalikda NMPni almashtirish tendentsiyasini, suvga asoslangan jarayonning joriy sanoatlashtirish holatini ob'ektiv tahlil qiladi{7}} va CNT o'tkazuvchan pasta moslashuvi yechimlarini taqdim etadi.
1. NMP solventi uzoq muddatli{1}}almashtirish tendentsiyasiga ega, ammo qisqa muddatda butunlay yo'q qilib bo'lmaydi
Atrof-muhit qoidalari va qayta tiklash xarajatlari bilan cheklangan NMP doimiy almashtirish tendentsiyasiga duch keladi; ammo, yuqori-nikelli NCM katodli materiallarning barqarorligi bilan chegaralangan holda, bir martalik toʻliq almashtirish oʻrniga, oʻrta va uzoq muddatda “neft-va suvga{2}}birgalikda mavjud boʻlgan yoʻnalishlar namunasi shakllanadi.
NMP (N-metilpirolidon) PVDF bog'lovchi tizimi uchun maxsus erituvchi bo'lib, an'anaviy moy-asosli CNT o'tkazuvchan pastasi uchun dispersiya muhiti hisoblanadi. EI REACH qoidalari va ichki VOC nazorati siyosati ikkalasi ham NMPni katta tashvishga soladigan modda sifatida qayd etadi. Uning reproduktiv toksikligi, qayta tiklash uskunalariga yuqori investitsiyalar va xom ashyo narxining o'zgarishi kabi muammolar sanoatni alternativa izlashga majbur qilmoqda.
Shu bilan birga, sanoatlashtirish haqiqati ham xuddi shunday ravshan: yuqori-nikelli NCM materiallari lityum ekstraktsiyasiga va suv bilan aloqa qilganda o'tish metallining erishiga moyil bo'lib, alyuminiy oqim kollektorini korroziyaga olib keladi. Yuqori{2}}siqilishli qalin elektrodlar uchun{2}}suvga asoslangan pastalar elektrod varaqlari yorilishiga ko‘proq moyil bo‘ladi. Ko'pgina yetakchi akkumulyator kompaniyalari bosqichma-bosqich almashtirish strategiyasini qo'llaydilar: anod va LFP ishlab chiqarish liniyalari suvga{5}}asoslangan konversiyani birinchi o'ringa qo'yadi, yuqori{6}}nikel quvvat ishlab chiqarish liniyalari esa NMP-yog'ga-asoslangan jarayonni saqlab qoladi.
NMP-Neftga asoslangan-Suvga asoslangan tizim va-Suvga asoslangan tizimni miqdoriy taqqoslash
| Taqqoslash o'lchami | NMP-moyga asoslangan-asosiy tizim (moyga asoslangan-CNT Supero'tkazuvchi pastasi) | Suv-Asosiy tizim (Suvga asoslangan-CNT Supero'tkazuvchilar pastasi) | Sanoat ta'siri |
|---|---|---|---|
| Yadro hal qiluvchi | NMP organik erituvchisi | Deionlashtirilgan suv | Suvga asoslangan{0}}solvent sotib olish xarajatlarini sezilarli darajada kamaytiradi |
| Moslashuvchi biriktiruvchi | PVDF | CMC/SBR, suv{0}}asosidagi poliakril kislota | Birlashtiruvchi tizimlarni o'zboshimchalik bilan aralashtirish mumkin emas |
| Atrof-muhit bosimi | Yuqori, katta tiklash uskunalarini talab qiladi | Kam, VOC emissiyasi sezilarli darajada kamaydi | Chet elga eksport qiluvchi akkumulyator zavodlari suvga asoslangan-yo‘nalishni afzal ko‘radi |
| Pasta barqarorligi | Uzoq saqlash muddati, CNTlar aglomeratsiyaga moyil emas | PH ga sezgir, maxsus CNT dispersantini talab qiladi | Suvga{0}}asosiy pasta formulasini tuzatishning yuqori chegarasi bor |
| Tegishli katod materiallari | LFP, NCM/NCA ning to'liq diapazoni | LFP uchun etuk; yuqori-nikel NCM hali ham doimiy ravishda tekshirilmoqda | Yuqori quvvatli NCM hali ham NMP-asosidagi tizimdan foydalanadi |
| Qoplama quritish energiya iste'moli | Yuqori, erituvchini qayta tiklash tizimini talab qiladi | Nisbatan past, NMP tiklash sarmoyasini tejaydi | Yangi energiya saqlovchi ishlab chiqarish liniyalari suvga asoslangan yechimlar-bilan iqtisodiy afzalliklarga ega |
| CNT dispersiyasi qiyinligi | O'rtacha, CNTlar mukammal muvofiqlikka ega | Nisbatan yuqori, CNTs hidrofobik va aglomeratsiyaga moyil | Ishlab chiqaruvchiga{0}}oldindan tozalangan{1}}suvga asoslangan maxsus CNT oʻtkazuvchan pasta- kerak |
Malumot:Energiyani saqlash fan va texnologiyasibirinchi darajali akkumulyator zavodlaridan-tarmoq tekshiruvi va hammaga ochiq jarayon ma'lumotlari. Ko'pgina kompaniyalar konvertatsiya qilishda muvaffaqiyatsizlikka uchraydi, chunki ular neftga asoslangan{2}}CNT o'tkazuvchi pastasini suvga asoslangan tizimlarda-to'g'ridan-to'g'ri ishlatishadi, natijada flokulyatsiya, cho'kish va o'tkazuvchan tarmoqni qurishda muvaffaqiyatsizlikka uchraydi. Shandong Tanfeng mustaqil ravishda har ikkala tizim uchun mos keladigan CNT o'tkazuvchan pastalarini ishlab chiqdi: yog'ga asoslangan pasta-namlik ko'rsatkichlarini qat'iy nazorat qiladi; suvga asoslangan pasta{6}}hidrofobiklikni yaxshilash va aglomeratsiya xavfini kamaytirish uchun CNT sirtini modifikatsiyalash texnologiyasidan foydalanadi.
2. Lityum batareyalarda{1}}suvga asoslangan tizimlarning amaldagi qo‘llanilishi holati
Litiy batareyali anodlar uchun suvga asoslangan jarayon-to'liq ommalashtirildi; LFP katodlari kichik-miqyosda ommaviy ishlab chiqarishga kirishga erishdi; Yuqori{2}}nikelli NCM katodlari uchun-suvga asoslangan marshrut hali ham tajriba va kichik{4}}partiyalarni tekshirish bosqichida, yirik-miqyosdagi sanoatlashtirishdan oldin hali ham texnik yutuq davri zarur.
2.1 Suvga asoslangan-anodlar (grafit/kremniy-uglerod anodlari): katta hajmdagi-koʻlamli qoʻllanilishi
Grafit anodlari uzoq vaqtdan beri CMC + SBR suv{1}}sistemasini keng qo'llagan va suvga asoslangan-CNT o'tkazuvchan pastasi juda keng qo'llaniladi. An'anaviy grafitli anod tizimlarida suvga asoslangan jarayon-texnik jihatdan barqaror va boshqariladigan rentabellikdir. Maishiy energiya saqlash akkumulyatorlari va ikki{6}}g'ildirakli akkumulyator anodlari deyarli butunlay suvga-asoslanadi.
Kremniy-karbonli kompozit anodlar stsenariysi aniq farqlanadi: oddiy kremniy-uglerod suvga asoslangan-tizimga harakat qilishi mumkin; yuqori{3}}kremniy-tarkibidagi anodlar kremniy zarrachalarining gidrolizlanishini va sikl parchalanishini yumshatish uchun NMP-asosidagi moy-asosiy eritmasidan ko‘proq foydalanadi.
2.2 Suvga asoslangan{1}}LFP katodlari: doimiy ommaviy ishlab chiqarishga kirish
LFP mukammal kimyoviy barqarorlikka va ajoyib gidrolizga chidamliligiga ega, bu esa uni suvga asoslangan katod jarayoni- uchun eng yaxshi kirish nuqtasiga aylantiradi. Koʻpgina energiya akkumulyatorlari ishlab chiqaruvchilari yangi ishlab chiqarish liniyalari uchun suv{2}}katodli yechimlarni toʻgʻridan-toʻgʻri rejalashtiradilar, ular maxsus suvga asoslangan CNT oʻtkazuvchan pastasi bilan birlashtiriladi, bu esa NMP uskunasiga investitsiyalarni, atrof-muhitni ishlatish va texnik xizmat koʻrsatish xarajatlarini samarali kamaytiradi. Joriy cheklovlar qalin qoplamali elektrod varag'ini quritish jarayoniga va elektrod varag'ining moslashuvchanligini nazorat qilishga qaratilgan.
2.3 Suvga asoslangan{1}}Yuqori-Nikel NCM katodlari: hali ommaviy ishlab chiqarilmagan
Yuqori{0}}nikelli NCM materiallari yuqori kimyoviy faollikka ega. Suv bilan aloqa qilganda, nojo'ya reaktsiyalar yuzaga keladi, bu atala ishqoriyligining keskin oshishiga, alyuminiy folga korroziyasiga va hujayra siklining qisqarishiga olib keladi. Hozirgi vaqtda sanoat asosan material qoplamasi, pH bufer qo'shimchalari va yangi suv{3}}bog'lovchilar orqali nuqsonlarni yumshatadi, ammo umumiy hosil va aylanish muddati hali ham etuk NMP yo'nalishiga mos kela olmaydi. Yuqori darajadagi-yo‘lovchilar uchun mo‘ljallangan avtomobil quvvat akkumulyatorlari hozircha suvga asoslangan-katodlarga tezda o‘tmaydi.
Suvga asoslangan jarayonning-asosiy og'riq nuqtalari
CNTlarning hidrofobik tabiati oddiy kukunni to'g'ridan-to'g'ri suvga juda oson aglomeratsiya qilishni anglatadi; moslashtirilgan suv{0}}asosli CNT oʻtkazuvchi pastadan foydalanish kerak.
Suvning yuqori sirt tarangligi qalin{0}}qoplangan elektrod plitalarini notekis quritishga, yorilish va material to'kilishiga moyil qiladi.
Slurry reologiyasi harorat va pH ga sezgir bo'lib, tor ishlab chiqarishni boshqarish oynasiga ega.
Shandong Tanfeng suv{0}}asosidagi litiy batareyalar stsenariylari uchun CNT o‘tkazuvchi pasta formulalarini optimallashtirib, tavsiya etilgan pH moslashuv diapazonlarini ta’minlab, shilimshiq jelleşme va qatlamlanish muammolarini kamaytiradi va akkumulyator kompaniyalariga nosozliklarni tuzatish jarayonini qisqartirishga yordam beradi.
3. Uglerodli nanotube o'tkazgich pastasini hal qiluvchi yo'l bilan qanday moslashtirish mumkin? Amaliy tanlash bo'yicha qo'llanma
Erituvchi marshrut aniqlangandan so'ng, CNT o'tkazuvchi pasta tizimi unga mos kelishi kerak. Yog '{1}}va suv-asosli pastalarni o'zboshimchalik bilan aralashtirish taqiqlanadi; xomashyo ishlab chiqaruvchisi bilan pasta moslik tizimini tasdiqlashga ustuvor ahamiyat berilishi kerak.
Stsenariy 1: Ishlab chiqarish liniyasi NMP-Asosiy moy-asosidagi jarayonni saqlaydi (uchlik quvvat, yuqori-nikel batareyalar, yuqori-silikon anodlar)
Tavsiya etiladi:NMP{0}}asosli moy-asosli CNT o'tkazuvchan pastasi.
Afzalliklari:CNTlar to'liq tarqalgan, pasta saqlash barqaror, PVDF biriktiruvchi bilan mos keladi, barcha turdagi katod materiallari uchun mos keladi va o'tkazuvchan tarmoq barqaror ishlaydi. Shandong Tanfeng moyiga-asoslangan CNT Supero'tkazuvchi pastasi PVDF jelleşmesini oldini olish uchun 1500 ppm dan kam yoki unga teng bo'lgan namlikni qat'iy nazorat qiladi, bu esa uni 4680 ta yirik silindrsimon va yuqori -batareyani ommaviy ishlab chiqarish uchun mos qiladi.
2-stsenariy: Suvga asoslangan ishlab chiqarish liniyasining rejalari-(energiya saqlash LFP, grafit anodlar, anti-statik qoplamalar)
Tavsiya etiladi:Suvga asoslangan{0}}CNT o'tkazuvchan pastasi.
Yuzaki{0}}oʻzgartirilgan lityum-batareyaning-bagʻishlangan sinfini tanlash kerak; CNT kukuni mijoz tomonidan to'g'ridan-to'g'ri suvga tarqalmasligi kerak. Shandong Tanfengning suv-asosidagi CNT o'tkazuvchan pastasi mijozlarning qo'shimcha katta miqdorda dispersant sotib olish zaruratini bartaraf etadigan-o'z-o'zidan ishlab chiqilgan dispersiya tizimidan foydalanadi. U CMC/SBR suvga asoslangan biriktiruvchi tizimlar- bilan mos keladi va energiya saqlash batareyalarining xarajatlarini kamaytirish va ekologik toza ishlab chiqarish ehtiyojlarini qondiradi.
Umumiy tanlov xatolari
“Suvga asoslangan pasta-arzonroq” deb hisoblash va ishlab chiqarish liniyalarini ko‘r-ko‘rona qayta jihozlash, jarayonni tuzatish xarajatlari va hosil yo‘qotishlariga e’tibor bermaslik.
Yog 'asosidagi CNT o'tkazuvchan pastasini-to'g'ridan-to'g'ri suvga asoslangan aralashtirish tanklariga-qo'shilishi, atala flokulyatsiyasi va parchalanishiga olib keladi.
Suvga asoslangan tizimlarda oddiy CNT kukunidan-foydalanish, buning natijasida dispersiya yetarli emas, qoʻshilish miqdori ortadi va ichki qarshilik kuchayadi.
4. Sanoat yo'nalishini rivojlantirish prognozi va zavodni amalga oshirish bo'yicha tavsiyalar
Qisqa muddatda (3{1}}5 yil) neft-asosidagi NMP tizimi va suvga asoslangan-tizim parallel ravishda rivojlanadi. Energiyani saqlash va past tezlikdagi transport batareyalari-suvga{6}}o‘tishni tezlashtirmoqda; yuqori-yuqori yoʻlovchi avtomobili quvvat akkumulyatorlari hali ham asosan yogʻga asoslangan-jarayondan foydalanadi. Yangi ishlab chiqarish liniyalariga ikki qatorli moslashuv konversiya maydonini zaxiralash tavsiya etiladi.
Formulani yangilashni yoki ishlab chiqarish liniyasini yangilashni rejalashtirayotgan yangi energiya kompaniyalari uchun quyidagi amalga oshirish g'oyalariga murojaat qilish mumkin:
Mahsulotni joylashtirishni farqlash:Energiyani saqlash va LFPga qaratilgan mahsulotlar uchun suvga asoslangan{0}}yo‘nalishga ustunlik bering va suvga asoslangan-CNT o‘tkazuvchi pasta namunalari bilan bog‘lang; yuqori{2}}yuqori{3}}nikel quvvati va yuqori-kremniy anodlari uchun qisqa muddatda NMP-yogʻga{6}}asoslangan tizimni optimallashtirishda davom eting.
Bir vaqtning o'zida material sinovi:Erituvchi marshrutni o'zgartirganda, bog'lovchi va CNT o'tkazgich pastasi bir vaqtning o'zida gradient sinovidan o'tishi kerak; bitta xom ashyoni yolg'iz o'zgartirmaslik kerak.
Pasta ishlab chiqaruvchilar bilan oldindan bog'laning:Pasta barqarorligini, elektrod qarshiligini va hujayra siklining ishlashini tekshirish uchun mos keladigan tizimning kichik namunalarini so'rang.
Shandong Tanfeng New Material, professional CNT o'tkazuvchan pasta ishlab chiqaruvchisi sifatida, bir vaqtning o'zida MWCNT va FWCNT toifalarini qamrab oluvchi{0}}NMP{1}}asosidagi yog'ga asoslangan-CNT o'tkazuvchan pasta va suv-CNT o'tkazuvchan pastasini ishlab chiqaradi. Mijozning akkumulyator tizimi va mavjud ishlab chiqarish liniyasining erituvchi yo‘nalishiga asoslanib, ular CNT o‘tkazuvchi pasta tanlash, pasta mosligi va dispersiya aglomeratsiyasi bilan bog‘liq muammolar-bir martalik yechimni taklif qilib, namunaviy sinov va dispersiya jarayoni bo‘yicha ko‘rsatmalarni taqdim etishi mumkin.