लिथियम बैटरियों में कार्बन नैनोट्यूब एनएमपी-आधारित तेल-आधारित पेस्ट और पानी-आधारित प्रवाहकीय पेस्ट का अनुप्रयोग

कार्बन नैनोट्यूब प्रवाहकीय पेस्ट लिथियम बैटरी इलेक्ट्रोड तैयारी के लिए एक अनिवार्य प्रवाहकीय योजक है। पेस्ट के लिए विलायक मार्ग को पारंपरिक एनएमपी {{1} आधारित तेल {{2} आधारित प्रणाली और उभरते पानी - आधारित प्रणाली में विभाजित किया गया है। अधिक से अधिक बैटरी निर्माता इसकी जांच शुरू कर रहे हैं: क्या एनएमपी विलायक को पूरी तरह से बदल दिया जाएगा? लिथियम बैटरी क्षेत्र में जल आधारित प्रणाली की वास्तविक प्रगति क्या है? कार्बन नैनोट्यूब प्रवाहकीय पेस्ट किस प्रक्रिया मार्ग से मेल खाना चाहिए? वैश्विक वीओसी नियंत्रण और ईयू बैटरी नियमों के कार्यान्वयन के साथ, उत्पादन लाइन योजना और फॉर्मूलेशन पुनरावृत्ति में विलायक मार्ग चयन एक मुख्य मुद्दा बन गया है। यह लेख, बड़े पैमाने पर उत्पादन अभ्यास के साथ, एनएमपी प्रतिस्थापन प्रवृत्ति, जल आधारित प्रक्रिया की वर्तमान औद्योगीकरण स्थिति का निष्पक्ष विश्लेषण करता है, और सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट अनुकूलन समाधान प्रदान करता है।

1. एनएमपी सॉल्वेंट में दीर्घकालिक प्रतिस्थापन प्रवृत्ति है, लेकिन अल्पावधि में इसे पूरी तरह से समाप्त नहीं किया जा सकता है

पर्यावरणीय नियमों और पुनर्प्राप्ति लागतों से बाधित, एनएमपी को निरंतर प्रतिस्थापन प्रवृत्ति का सामना करना पड़ता है; हालाँकि, उच्च {{0}निकेल एनसीएम कैथोड सामग्री की स्थिरता द्वारा सीमित, "तेल {{1} आधारित और पानी {{2} आधारित लंबे समय तक सह-अस्तित्व वाले मार्गों" का एक पैटर्न एक बार पूर्ण प्रतिस्थापन के बजाय मध्यम से लंबी अवधि में बनेगा।

एनएमपी (एन-मिथाइलपाइरोलिडोन) पीवीडीएफ बाइंडर प्रणाली के लिए एक समर्पित विलायक है और पारंपरिक तेल आधारित सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट के लिए फैलाव माध्यम भी है। EU REACH नियम और घरेलू VOC नियंत्रण नीतियां दोनों NMP को उच्च चिंता के पदार्थ के रूप में सूचीबद्ध करती हैं। इसकी प्रजनन विषाक्तता, पुनर्प्राप्ति उपकरणों में उच्च निवेश और कच्चे माल की कीमत में उतार-चढ़ाव जैसे मुद्दे उद्योग को विकल्प तलाशने के लिए मजबूर कर रहे हैं।

हालाँकि, औद्योगीकरण की वास्तविकता भी समान रूप से स्पष्ट है: उच्च -निकल एनसीएम सामग्रियों में पानी के संपर्क में आने पर लिथियम निष्कर्षण और संक्रमण धातु के विघटन का खतरा होता है, जिससे एल्यूमीनियम वर्तमान कलेक्टर का क्षरण होता है। उच्च संघनन मोटे इलेक्ट्रोड के लिए पानी आधारित पेस्ट में इलेक्ट्रोड शीट के टूटने का खतरा अधिक होता है। कई अग्रणी बैटरी कंपनियाँ चरणबद्ध स्विचिंग रणनीति अपनाती हैं: एनोड और एलएफपी उत्पादन लाइनें जल आधारित रूपांतरण को प्राथमिकता देती हैं, जबकि उच्च {6}निकल बिजली उत्पादन लाइनें एनएमपी आधारित तेल {{8} आधारित प्रक्रिया को बरकरार रखती हैं।

एनएमपी की मात्रात्मक तुलना

संदर्भ:ऊर्जा भंडारण विज्ञान और प्रौद्योगिकीप्रथम श्रेणी बैटरी कारखानों से उद्योग समीक्षा और सार्वजनिक रूप से उपलब्ध प्रक्रिया डेटा। कई कंपनियां अपने रूपांतरण में विफल हो जाती हैं क्योंकि वे सीधे पानी आधारित प्रणालियों में तेल आधारित सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट का उपयोग करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रवाह, अवसादन और प्रवाहकीय नेटवर्क बनाने में विफलता होती है। शेडोंग टैनफेंग ने स्वतंत्र रूप से दोनों प्रणालियों के लिए उपयुक्त सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट विकसित किया है: तेल आधारित पेस्ट सख्ती से नमी संकेतकों को नियंत्रित करता है; पानी आधारित पेस्ट हाइड्रोफोबिसिटी में सुधार और ढेर के जोखिम को कम करने के लिए सीएनटी सतह संशोधन तकनीक का उपयोग करता है।

2. लिथियम बैटरियों में जल आधारित प्रणालियों की वास्तविक अनुप्रयोग स्थिति

लिथियम बैटरी एनोड के लिए जल आधारित प्रक्रिया पूरी तरह से लोकप्रिय हो गई है; एलएफपी कैथोड ने छोटे पैमाने पर बड़े पैमाने पर उत्पादन में प्रवेश हासिल किया है; उच्च{{3}निकेल एनसीएम कैथोड के लिए जल{2}आधारित मार्ग अभी भी पायलट और छोटे{4}बैच सत्यापन चरण में है, बड़े पैमाने पर औद्योगीकरण से पहले अभी भी एक तकनीकी सफलता चक्र की आवश्यकता है।

2.1 जल आधारित एनोड (ग्रेफाइट/सिलिकॉन कार्बन एनोड): परिपक्व बड़े पैमाने पर अनुप्रयोग

ग्रेफाइट एनोड ने लंबे समय से व्यापक रूप से सीएमसी+एसबीआर पानी आधारित प्रणाली को अपनाया है, और पानी आधारित सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। पारंपरिक ग्रेफाइट एनोड प्रणालियों में, पानी आधारित प्रक्रिया नियंत्रणीय उपज के साथ तकनीकी रूप से स्थिर होती है। घरेलू ऊर्जा भंडारण बैटरियां और दोपहिया बैटरी एनोड लगभग पूरी तरह से पानी आधारित हैं।

सिलिकॉन {{0}कार्बन मिश्रित एनोड के लिए परिदृश्य स्पष्ट रूप से विभेदित है: साधारण सिलिकॉन {{1}कार्बन पानी आधारित प्रणाली का प्रयास कर सकता है; उच्च {{3}सिलिकॉन {{4}सामग्री वाले एनोड सिलिकॉन कण हाइड्रोलिसिस और चक्र क्षय को कम करने के लिए अक्सर एनएमपी {{5}आधारित तेल - आधारित समाधान का उपयोग करते हैं।

2.2 जल-आधारित एलएफपी कैथोड: स्थिर बड़े पैमाने पर उत्पादन प्रवेश

एलएफपी में उत्कृष्ट रासायनिक स्थिरता और उत्कृष्ट हाइड्रोलिसिस प्रतिरोध है, जो इसे पानी आधारित कैथोड प्रक्रिया के लिए सबसे अच्छा प्रवेश बिंदु बनाता है। कई ऊर्जा भंडारण बैटरी निर्माता सीधे नई उत्पादन लाइनों के लिए जल आधारित कैथोड समाधान की योजना बनाते हैं, जो समर्पित जल आधारित सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट के साथ जोड़ा जाता है, जो एनएमपी उपकरण निवेश और पर्यावरणीय संचालन और रखरखाव लागत को प्रभावी ढंग से कम करता है। वर्तमान बाधाएं मोटी कोटिंग इलेक्ट्रोड शीट सुखाने की प्रक्रिया और इलेक्ट्रोड शीट लचीलेपन नियंत्रण पर केंद्रित हैं।

2.3 जल-आधारित उच्च-निकेल एनसीएम कैथोड: अभी तक बड़े पैमाने पर उत्पादित नहीं हुआ है

उच्च -निकल एनसीएम सामग्रियों में उच्च रासायनिक गतिविधि होती है। पानी के संपर्क में आने पर, प्रतिकूल प्रतिक्रियाएं होती हैं, जिससे घोल की क्षारीयता में तेज वृद्धि, एल्यूमीनियम पन्नी का क्षरण और कोशिका चक्र जीवन में गिरावट आती है। वर्तमान में, उद्योग मुख्य रूप से सामग्री कोटिंग, पीएच बफर एडिटिव्स और नए पानी आधारित बाइंडरों के माध्यम से दोषों को कम करता है, लेकिन समग्र उपज और चक्र जीवन अभी भी परिपक्व एनएमपी मार्ग से मेल नहीं खा सकता है। फिलहाल हाईएंड यात्री वाहन पावर बैटरियां जल्दी से पानी आधारित कैथोड पर स्विच नहीं होंगी।

जल के मूल दर्द बिंदु-आधारित प्रक्रिया

सीएनटी की हाइड्रोफोबिक प्रकृति का मतलब है कि साधारण पाउडर सीधे पानी में प्रवेश करके बहुत आसानी से एकत्रित हो जाता है; अनुकूलित पानी आधारित सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट का उपयोग किया जाना चाहिए।

पानी का उच्च सतह तनाव मोटी {{0}लेपित इलेक्ट्रोड शीट बनाता है जो असमान रूप से सूखने, टूटने और सामग्री के गिरने का खतरा होता है।

स्लरी रियोलॉजी एक संकीर्ण उत्पादन नियंत्रण खिड़की के साथ तापमान और पीएच के प्रति संवेदनशील है।

शेडोंग टैनफेंग ने पानी आधारित लिथियम बैटरी परिदृश्यों के लिए पानी आधारित सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट फॉर्मूलेशन को अनुकूलित किया है, जो अनुशंसित पीएच अनुकूलन रेंज प्रदान करता है, स्लरी जेलेशन और लेयरिंग मुद्दों को कम करता है, और बैटरी कंपनियों को प्रक्रिया डिबगिंग चक्र को छोटा करने में मदद करता है।

3. सॉल्वेंट रूट के साथ कार्बन नैनोट्यूब कंडक्टिव पेस्ट का मिलान कैसे करें? व्यावहारिक चयन मार्गदर्शिका

एक बार जब विलायक मार्ग निर्धारित हो जाता है, तो सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट प्रणाली को उसके अनुसार मेल खाना चाहिए। तेल आधारित और पानी आधारित पेस्ट को मनमाने ढंग से मिलाना प्रतिबंधित है; कच्चे माल के निर्माता के साथ पेस्ट संगतता प्रणाली की पुष्टि करने को प्राथमिकता दी जानी चाहिए।

परिदृश्य 1: उत्पादन लाइन एनएमपी-आधारित तेल-आधारित प्रक्रिया (टर्नरी पावर, उच्च{3}}निकल बैटरी, उच्च-सिलिकॉन एनोड) को बरकरार रखती है।

अनुशंसित:एनएमपी{0}}आधारित तेल-आधारित सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट।

लाभ:सीएनटी पूरी तरह से फैले हुए हैं, पेस्ट भंडारण स्थिर है, पीवीडीएफ बाइंडर के साथ संगत है, सभी प्रकार की कैथोड सामग्री के लिए उपयुक्त है, और प्रवाहकीय नेटवर्क स्थिर रूप से प्रदर्शन करता है। शेडोंग टैनफेंग का तेल आधारित सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट पीवीडीएफ जेलेशन से बचने के लिए 1500 पीपीएम से कम या उसके बराबर नमी को सख्ती से नियंत्रित करता है, जो इसे 4680 बड़े बेलनाकार और उच्च दर पावर बैटरी बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त बनाता है।

परिदृश्य 2: उत्पादन लाइन योजनाएं जल आधारित मार्ग (ऊर्जा भंडारण एलएफपी, ग्रेफाइट एनोड, एंटी{2}}स्टेटिक कोटिंग्स)

अनुशंसित:पानी आधारित सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट।

एक सतही -संशोधित लिथियम{{1}बैटरी-समर्पित ग्रेड चुनना होगा; ग्राहक द्वारा सीएनटी पाउडर को सीधे पानी में नहीं फैलाया जाना चाहिए। शेडोंग टैनफेंग का पानी आधारित सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट एक स्वयं विकसित फैलाव प्रणाली का उपयोग करता है, जिससे ग्राहकों को अतिरिक्त बड़ी मात्रा में फैलाव खरीदने की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। यह सीएमसी/एसबीआर जल आधारित बाइंडर सिस्टम के साथ संगत है, जो ऊर्जा भंडारण बैटरियों की लागत में कमी और पर्यावरण के अनुकूल उत्पादन आवश्यकताओं को पूरा करता है।

सामान्य चयन गलतियाँ

यह मानते हुए कि "पानी आधारित पेस्ट सस्ता है" और प्रक्रिया डिबगिंग लागत और उपज हानि की अनदेखी करते हुए, उत्पादन लाइनों को आँख बंद करके रेट्रोफिटिंग कर रहे हैं।

पानी आधारित मिश्रण टैंकों में सीधे तेल आधारित सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट मिलाना, जिससे घोल का प्रवाह और स्क्रैपिंग होता है।

पानी आधारित प्रणालियों में साधारण सीएनटी पाउडर का उपयोग करने से अपर्याप्त फैलाव, अतिरिक्त मात्रा में वृद्धि और उच्च आंतरिक प्रतिरोध होता है।

4. उद्योग मार्ग विकास पूर्वानुमान और फैक्टरी कार्यान्वयन सिफारिशें

अल्पावधि (3-5 वर्ष) में, तेल-आधारित एनएमपी प्रणाली और जल-आधारित प्रणाली समानांतर में विकसित होंगी। ऊर्जा भंडारण और कम गति वाली परिवहन बैटरियां जल आधारित बैटरी में रूपांतरण को तेज कर रही हैं; उच्च श्रेणी की यात्री वाहन पावर बैटरियां अभी भी मुख्य रूप से तेल आधारित प्रक्रिया का उपयोग करती हैं। नई उत्पादन लाइनों को दोहरी-लाइन संगतता रूपांतरण स्थान आरक्षित करने की सलाह दी जाती है।

फॉर्मूलेशन अपग्रेड या उत्पादन लाइन अपग्रेड की योजना बनाने वाली नई ऊर्जा कंपनियों के लिए, निम्नलिखित कार्यान्वयन विचारों का संदर्भ लिया जा सकता है:

उत्पाद स्थिति विभेदन:ऊर्जा भंडारण और एलएफपी पर ध्यान केंद्रित करने वाले उत्पादों के लिए, जल आधारित मार्ग को प्राथमिकता दें और जल आधारित सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट नमूनों से जुड़ें; उच्च{{2}अंत उच्च{{3}निकेल पावर और उच्च{{4}सिलिकॉन एनोड के लिए, अल्पावधि में एनएमपी{5}आधारित तेल{{6}आधारित प्रणाली को अनुकूलित करना जारी रखें।

एक साथ सामग्री परीक्षण:विलायक मार्ग को परिवर्तित करते समय, बाइंडर और सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट को एक साथ ग्रेडिएंट परीक्षण से गुजरना होगा; किसी एक कच्चे माल को अकेले नहीं बदला जाना चाहिए।

पहले से ही पेस्ट पेस्ट निर्माताओं से जुड़ें:पेस्ट स्थिरता, इलेक्ट्रोड प्रतिरोधकता और सेल चक्र प्रदर्शन को सत्यापित करने के लिए संबंधित सिस्टम के छोटे नमूनों का अनुरोध करें।

शेडोंग टैनफेंग न्यू मटेरियल, एक पेशेवर सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट निर्माता के रूप में, एक साथ बड़े पैमाने पर {{0} एनएमपी {{1} आधारित तेल {{2} आधारित सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट और पानी {{3} आधारित सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट का उत्पादन करता है, जो एमडब्ल्यूसीएनटी और एफडब्ल्यूसीएनटी श्रेणियों को कवर करता है। ग्राहक की बैटरी प्रणाली और मौजूदा उत्पादन लाइन विलायक मार्ग के आधार पर, वे नमूना परीक्षण और फैलाव प्रक्रिया मार्गदर्शन प्रदान कर सकते हैं, सीएनटी प्रवाहकीय पेस्ट चयन, पेस्ट संगतता और फैलाव ढेर मुद्दों के लिए वन-स्टॉप समाधान की पेशकश कर सकते हैं।