Carbon nanorør ledende pasta er et uundværligt ledende additiv til klargøring af lithium batterielektroder. Opløsningsmiddelvejen for pastaen er opdelt i det traditionelle NMP-baserede olie-baserede system og det nye vand-baserede system. Flere og flere batteriproducenter begynder at undersøge: Vil NMP-opløsningsmiddel blive helt udskiftet? Hvad er det faktiske fremskridt for det vand-baserede system i lithiumbatterifeltet? Hvilken procesrute skal kulstofnanorørs ledende pasta matche? Med implementeringen af global VOC-kontrol og EU-batteriregler er valg af opløsningsmiddelrute blevet et kernespørgsmål i produktionslinjeplanlægning og formuleringsiteration. Denne artikel, kombineret med masseproduktionspraksis, analyserer objektivt NMP-erstatningstrenden, den nuværende industrialiseringsstatus for den vand-baserede proces og giver CNT-ledende pasta-tilpasningsløsninger.
1. NMP-opløsningsmiddel har en langsigtet-erstatningstrend, men kan ikke elimineres fuldstændigt på kort sigt
Begrænset af miljøbestemmelser og indvindingsomkostninger står NMP over for en kontinuerlig udskiftningstendens; begrænset af stabiliteten af høj-nikkel NCM-katodematerialer, vil der på mellemlang til lang sigt dannes et mønster af "olie-baserede og vandbaserede-baserede ruter, der sameksisterer på længere sigt, snarere end en engangs-udskiftning.
NMP (N-methylpyrrolidon) er et dedikeret opløsningsmiddel til PVDF-bindemiddelsystemet og er også dispersionsmediet for traditionel olie-baseret CNT-ledende pasta. EU's REACH-regler og nationale VOC-kontrolpolitikker angiver begge NMP som et stof, der giver anledning til stor bekymring. Spørgsmål som dets reproduktionstoksicitet, høje investeringer i genvindingsudstyr og prisudsving på råvarer tvinger industrien til at søge alternativer.
Realiteten i industrialiseringen er dog lige så klar: NCM-materialer med højt-nikkelindhold er tilbøjelige til lithiumekstraktion og overgangsmetalopløsning ved kontakt med vand, hvilket korroderer aluminiumstrømkollektoren. Vand-baserede pastaer til høj-komprimering af tykke elektroder er mere tilbøjelige til at revne elektrodeplader. Mange førende batterivirksomheder anvender en trinvis omskiftningsstrategi: Anode- og LFP-produktionslinjer prioriterer vand-baseret konvertering, mens høj-nikkelstrømproduktionslinjer bevarer den NMP-baserede olie-baserede proces.
Kvantitativ sammenligning af NMP-baseret olie-baseret system og vand-baseret system
| Sammenligningsdimension | NMP-baseret olie-baseret system (olie-baseret CNT ledende pasta) | Vand-baseret system (vand-baseret CNT ledende pasta) | Industriel påvirkning |
|---|---|---|---|
| Kerneopløsningsmiddel | NMP organisk opløsningsmiddel | Deioniseret vand | Vandbaseret- reducerer omkostningerne til indkøb af opløsningsmidler markant |
| Matchende ringbind | PVDF | CMC/SBR, vand-baseret polyakrylsyre | Bindemiddelsystemer kan ikke blandes vilkårligt |
| Miljøtryk | Høj, kræver stort genopretningsudstyr | Lavt, VOC-emissioner reduceret betydeligt | Batterifabrikker, der eksporterer til udlandet, foretrækker den vandbaserede-rute |
| Indsæt stabilitet | Lang opbevaringsperiode, CNT'er er ikke tilbøjelige til agglomeration | Følsom over for pH, kræver dedikeret CNT-dispergeringsmiddel | Vand-baseret fejlretning af pastaformuleringer har en højere tærskel |
| Egnede katodematerialer | LFP, komplet udvalg af NCM/NCA | Moden til LFP; NCM med høj-nikkel bliver stadig løbende verificeret | High-power NCM bruger stadig stort set NMP-baseret system |
| Belægning Tørring Energiforbrug | Høj, kræver opløsningsmiddelgenvindingssystem | Relativt lavt sparer NMP-gendannelsesinvesteringer | Nye produktionslinjer for energilagring har en omkostningsfordel med vand-baserede løsninger |
| CNT-spredningssvær | Moderat, CNT'er har fremragende kompatibilitet | Relativt høje, CNT'er er hydrofobe og tilbøjelige til agglomeration | Kræver producentens-for-dedikeret vand-baseret CNT-ledende pasta |
Reference:Energilagring Videnskab og teknologibranchegennemgang og offentligt tilgængelige procesdata fra første{0}}batterifabrikker. Mange virksomheder fejler i deres konvertering, fordi de direkte bruger olie-baseret CNT-ledende pasta i vand-baserede systemer, hvilket resulterer i flokkulering, sedimentering og manglende opbygning af et ledende netværk. Shandong Tanfeng har uafhængigt udviklet CNT-ledende pastaer, der egner sig til begge systemer: den olie-baserede pasta kontrollerer strengt fugtindikatorer; den vand-baserede pasta bruger CNT overflademodifikationsteknologi til at forbedre hydrofobiciteten og reducere risikoen for agglomeration.
2. Den faktiske anvendelsesstatus for vand-baserede systemer i lithiumbatterier
Den vand-baserede proces til lithiumbatterianoder er blevet fuldt ud populær; LFP-katoder har opnået en indtrængning i masseproduktion i lille-skala; den vand-baserede rute for høj-nikkel-NCM-katoder er stadig i pilot- og lille-batchverifikationsstadiet, med en teknisk gennembrudscyklus, der stadig er nødvendig inden stor-industrialisering.
2.1 Vand-baserede anoder (grafit/silicium-kulstofanoder): Moden anvendelse i stor skala-
Grafitanoder har længe brugt det CMC+SBR vand-baserede system, og vand-baseret CNT-ledende pasta er meget udbredt. I konventionelle grafitanodesystemer er den vand-baserede proces teknisk stabil med kontrollerbart udbytte. Batterier til husholdningsenergi og to-batterianoder til to hjul er næsten udelukkende vandbaserede-.
Scenariet for silicium-kulstofkompositanoder er klart differentieret: almindeligt silicium-kulstof kan prøve det vand-baserede system; anoder med højt-silicium-indhold bruger oftere den NMP-baserede olie-baserede opløsning for at lindre hydrolyse af siliciumpartikler og cyklushenfald.
2.2 Vand-baserede LFP-katoder: konstant masseproduktionspenetration
LFP har fremragende kemisk stabilitet og enestående hydrolyseresistens, hvilket gør det til det bedste indgangspunkt for den vand-baserede katodeproces. Mange producenter af energilagringsbatterier planlægger direkte vand-baserede katodeløsninger til nye produktionslinjer, parret med dedikeret vand-baseret CNT-ledende pasta, hvilket effektivt reducerer investeringer i NMP-udstyr og miljømæssige drifts- og vedligeholdelsesomkostninger. De nuværende begrænsninger er koncentreret om tykbelægningselektrodepladetørringsproces og elektrodepladefleksibilitetskontrol.
2.3 Vand-baserede høj-nikkel NCM katoder: endnu ikke masseproduceret
NCM-materialer med høj-nikkel har høj kemisk aktivitet. Ved kontakt med vand opstår der sidereaktioner, hvilket forårsager en kraftig stigning i gyllens alkalinitet, korrosion af aluminiumsfolie og et fald i cellecykluslevetiden. I øjeblikket afbøder industrien hovedsageligt defekter gennem materialebelægning, pH-bufferadditiver og nye vand-baserede bindemidler, men det samlede udbytte og cykluslevetid kan stadig ikke matche den modne NMP-rute. High-batterier til personbiler vil ikke hurtigt skifte til vand-baserede katoder i øjeblikket.
Kernesmertepunkter i den-vandbaserede proces
Den hydrofobe karakter af CNT'er betyder, at almindeligt pulver, der kommer direkte ind i vand, meget let agglomererer; Der skal bruges tilpasset vand-baseret CNT-ledende pasta.
Vandets højere overfladespænding gør tykke-belagte elektrodeplader tilbøjelige til ujævn tørring, revner og materialeafgivelse.
Gyllereologi er følsom over for temperatur og pH med et smalt produktionskontrolvindue.
Shandong Tanfeng har optimeret vand-baserede CNT-ledende pastaformuleringer til vand-baserede lithiumbatteriscenarier, der giver anbefalede pH-tilpasningsområder, reducerer problemer med gylledannelse og lagdeling og hjælper batterivirksomheder med at forkorte procesfejlsøgningscyklussen.
3. Hvordan matcher man kulstofnanorørs ledende pasta med opløsningsmiddelruten? Praktisk udvælgelsesvejledning
Når opløsningsmiddelvejen er bestemt, skal det ledende CNT-pastasystem matche det i overensstemmelse hermed. Det er forbudt at blande-oliebaseret og vand-baseret pasta. Der bør gives prioritet til at bekræfte pastakompatibilitetssystemet med råvareproducenten.
Scenarie 1: Produktionslinje bevarer NMP-baseret olie-baseret proces (ternær effekt, høj-nikkelbatterier, høj-siliciumanoder)
Anbefalet:NMP-baseret olie-baseret CNT-ledende pasta.
Fordele:CNT'er er fuldt spredt, pastaopbevaring er stabil, kompatibel med PVDF-bindemiddel, egnet til alle typer katodematerialer, og det ledende netværk fungerer stabilt. Shandong Tanfengs oliebaserede-CNT-ledende pasta kontrollerer strengt fugt Mindre end eller lig med 1500 ppm for at undgå PVDF-gelering, hvilket gør den velegnet til 4680 store cylindriske og høj-batterimasseproduktion.
Scenarie 2: Produktionslinjeplaner vand-baseret rute (energilagring LFP, grafitanoder, anti-statiske belægninger)
Anbefalet:Vand-baseret CNT-ledende pasta.
Skal vælge en overflade-modificeret lithium-batteri-dedikeret kvalitet; CNT-pulver bør ikke spredes direkte i vand af kunden. Shandong Tanfengs vand-baserede CNT-ledende pasta bruger et selv-udviklet dispergeringssystem, hvilket eliminerer behovet for, at kunderne skal købe yderligere store mængder dispergeringsmiddel. Den er kompatibel med CMC/SBR-vandbaserede-bindemiddelsystemer og opfylder omkostningsreduktionen og miljøvenlige produktionsbehov for energilagringsbatterier.
Almindelige udvælgelsesfejl
At tro, at "vand-baseret pasta er billigere" og blindt eftermontere produktionslinjer, ignorere procesfejlretningsomkostninger og udbyttetab.
Direkte tilsætning af olie-baseret CNT-ledende pasta til vand-baserede blandetanke, hvilket forårsager gylleflokkulering og skrotning.
Brug af almindeligt CNT-pulver i vand-baserede systemer, hvilket resulterer i utilstrækkelig dispersion, øget tilsætningsmængde og højere intern modstand.
4. Prognose for udvikling af industrirute og anbefalinger om fabriksimplementering
På kort sigt (3-5 år) vil det olie-baserede NMP-system og det vand-baserede system udvikle sig parallelt. Energilagring og lav-transportbatterier fremskynder konverteringen til-vandbaseret; high-batterier til personbiler bruger stadig hovedsageligt den olie-baserede proces. Nye produktionslinjer anbefales at reservere plads til konvertering af kompatibilitet med to linjer.
For nye energiselskaber, der planlægger formuleringsopgraderinger eller produktionslinjeopgraderinger, kan der henvises til følgende implementeringsideer:
Produktpositionsdifferentiering:For produkter, der fokuserer på energilagring og LFP, skal du prioritere den vand-baserede rute og forbinde med vand-baserede CNT-ledende pastaprøver; for high-end high-nikkelkraft og high-siliciumanoder skal du fortsætte med at optimere det NMP-baserede olie-baserede system på kort sigt.
Samtidig materialeprøvning:Når opløsningsmiddelvejen omdannes, skal bindemidlet og den ledende CNT-pasta undergå gradienttestning samtidigt; et enkelt råmateriale bør ikke ændres alene.
Kontakt 正规-pastaproducenter på forhånd:Anmod om små prøver af det tilsvarende system for at verificere pastaens stabilitet, elektroderesistivitet og cellecyklusydelse.
Shandong Tanfeng New Material, som en professionel CNT-ledende pastaproducent, masseproducerer samtidig NMP-baseret olie-baseret CNT-ledende pasta og vand-baseret CNT-ledende pasta, der dækker MWCNT- og FWCNT-kategorierne. Baseret på kundens batterisystem og eksisterende opløsningsmiddelrute i produktionslinjen kan de give prøvetestning og vejledning i spredningsprocesser og tilbyde en enkelt-løsning til CNT-konduktiv pastavalg, pastakompatibilitet og problemer med spredningsagglomerering.