Í samhengi við kostnaðarlækkun og skilvirkni í framleiðslu á litíum rafhlöðum hefur hár-fast-innihald, lágt-seigja kolefnis nanórör leiðandi líma orðið valstefna fyrir mörg rafhlöðufyrirtæki. Hátt fast efni þýðir hærra hlutfall virkra kolefnis nanóröra í hverju íláti, sem dregur úr flutningi leysiefna og þurrkandi orkunotkun. Lág seigja tryggir góða flæðihæfni deigs, auðveldar leiðsluflutninga og slurry fóðrun án þess að setja seigjuþrýsting á alla rafskautslausnina. Hins vegar segja margir kaupendur frá því að CNT-leiðandi líma sem er fáanlegt í verslun með-föstu efni- hafi annaðhvort viðvarandi mikla seigju, sem gerir losun erfitt, eða nái lágri seigju en á kostnað skertrar leiðni og geymslustöðugleika. Hátt fast efni og lág seigja eru í eðli sínu samkeppnisvísar. Að skilja tæknilega erfiðleikana á bak við þá hjálpar til við að forðast valgildrur.
1. Innri efniseiginleikar kolefnisnanoröra eru stærsta undirliggjandi hindrunin fyrir mikilli fastri og lágri seigju
Ofur-hátt sértækt yfirborðsflatarmál og sterkir van der Waals kraftar kolefnisnanoröra valda því að millisameindavíxlverkun magnast veldishraða þegar fast efni eykst, sem hefur náttúrulega tilhneigingu til að auka seigju slurrys. Þetta er kjarnaágreiningurinn sem felst í efninu og er ekki hægt að sniðganga það einfaldlega.
Sérstakt yfirborð fjölveggja kolefnis nanóröra nær venjulega 180-260 m²/g. Nanórörin treysta á van der Waals sveitir til að flækjast innbyrðis. Fyrir hverja 1-2 prósentustiga aukningu á fastefnisinnihaldi styttist fjarlægðin milli nanóröra, líkurnar á eðlisfræðilegri flækju aukast verulega og heildar gigtarþol slurrys eykst hratt. Við venjulegar vinnsluaðstæður, þegar virkt CNT innihald fer yfir 6%, fer seigja auðveldlega yfir 15.000 mPa·s, flæðihæfni versnar og hlauplíkt ástand getur jafnvel komið fram.
Ef maður sækist í blindni eftir lítilli seigju með því einfaldlega að bæta við miklu magni af dreifiefni, koma upp ný vandamál: ofgnótt af dreifiefnisleifum inni í rafskautsplötunni getur versnað frumuhringrásina og skilvirkni fyrstu-hrings. Ef nanórör eru stytt til að draga úr seigju minnkar stærðarhlutfallið, hæfileikinn til að byggja upp leiðandi net minnkar beint og innri viðnám eykst við sama viðbótarmagn.
| Samanburður á mismunandi CNT límskilyrðum (NMP kerfi, 25 gráður) | Árangursríkt CNT efni | Seigja mPa·s (25 gráður) | Helstu verkjapunktar | Tilvísunarheimild iðnaðarins |
|---|---|---|---|---|
| Hefðbundið viðskiptalíma | 4-5% | 2000-6000 | Jafnvægir vísar, góður heildarstöðugleiki | GB/T 33818-2017 CNT Conductive Paste National Standard |
| Venjulegt-fast-innihaldslíma (án lítillar-seigju fínstillingar) | 6-8% | 8000-18000 | Mikil seigja, erfiður flutningur og síun, viðkvæmt fyrir geymsluhlaupi | Lithium rafhlaða leiðandi aukefni iðnaður mæld gögn |
| Fínstillt hár-fast, lágt-seigjulíma | 6-8% | 3000-6000 | Hár ferliþröskuldur, erfitt að halda jafnvægi á leiðni, geymslu og dreifingu | Opinberar prófunarskýrslur frá leiðandi efnisframleiðendum |
Shandong Tanfeng framkvæmir markvissa skimun á þvermáli og lengd CNT á hráefnisstigi og forðast blindt val á ofur-háttum-hlutfalls-hlutfallsrörum fyrir há-fastar vörur með-seigju. Þetta dregur úr mikilli seigjuaukningu við upptökin á sama tíma og það heldur nægilegri leiðni, forðast að fórna rafefnafræðilegri frammistöðu með því einfaldlega að stytta slöngurnar.
2. Erfiðleikar við hönnun dreifiefnasamsetningar: Að draga úr seigju án þess að skemma rafefnafræðilegan árangur rafhlöðunnar
Það er mjög erfitt að þróa sérhæfðar dreifiefnablöndur sem henta fyrir aðstæður með mikla-föstu, lága-seigju. Ef of lítið dreifiefni er bætt við veldur þéttingu og hlaupi; að bæta við of miklu mengar frumuna. Venjuleg almenn-dreifiefni eiga í erfiðleikum með að uppfylla báðar kröfurnar.
Dreifingarefni aðsogast á CNT yfirborðið og notar steríska hindrun til að koma í veg fyrir að nanórör flækist hvert við annað og dregur þannig úr seigju. Hins vegar, við aðstæður með mikið-fast efni-, er heildarflatarmál CNTs stórt, sem krefst hlutfallslega meira heildarmagns af dreifiefni.
Ófullnægjandi dreifiefni:Ófullnægjandi yfirborðsþekju nanóröra leiðir til hraðrar efri þéttingar í umhverfinu með mikla -fasta þéttni, sem veldur hlaupi og kekkjum.
Of mikil viðbót við dreifiefni:Umfram dreifiefni er laust í leysinum, veldur aukaverkunum við hleðslu og afhleðslu litíumrafhlöðunnar, sem dregur úr Coulombic nýtni í fyrstu-lotu, eykur gasmyndun og hefur áhrif á líftíma hringrásar.
Mörg lág-kostnaður og mikil-föst-lím á markaðnum treysta á stóra skammta af venjulegum dreifiefnum til að draga úr seigju. Þó að rennsli geti litið vel út til skamms tíma, þá verður hrörnun hringrásar augljós eftir að rafhlaðan er búin til - undirrótin er ójafnvægi dreifiefnahlutfalls. Á sama tíma verður dreifiefnið að vera samhæft við NMP og vatns-kerfi og má ekki stangast á við síðari PVDF og CMC-SBR bindiefni.
Shandong Tanfeng notar sérblandað dreifiefniskerfi, sem stjórnar nákvæmlega húðunarhlutfalli dreifiefnisins. Þó að það tryggi nægilegt yfirborðsþekju nanóröranna stjórnar það hlutfalli óbundins dreifiefnis, jafnvægisflæði líms og rafefnafræðilegrar frammistöðu rafhlöðunnar. Hver lota gangast undir eftirlit með leifum af kolefni og óhreinindum til að forðast frumuáhættu af völdum óhóflegs dreifiefnis.
3. Erfiðleikar við líkamlegt dreifingarferli: Að fullu-aftengja án of mikillar klippingar sem skaðar CNT uppbyggingu
Við aðstæður með-þéttu-innihaldi eykst erfiðleikinn við að taka úr-kolefnisnanorörum verulega. Ófullnægjandi dreifing veldur þéttingu; of mikil klipping klippir nanórörin, dregur úr stærðarhlutfalli þeirra og beinlínis fórna leiðni. Þetta gerir gríðarlega miklar kröfur til framleiðslubúnaðar og aðferðarstýringar.
Venjulegur perlufræsibúnaður ræður við lítið-fast-magn, en þegar það stendur frammi fyrir 6-8% háu-föstu-efni, veldur mikil seigja og klístur eðli slökkunnar ójafnri dreifingu skurðsviðs, sem leiðir auðveldlega til staðbundinnar yfir- undirgræðslu.
Ófullnægjandi malakraftur:CNT knippi eru ekki opnuð og grugglausnin inniheldur mikið magn af ör-þyrpingum, sem veldur því að D90 kornastærð fer yfir staðla, sem síðar leiðir til stíflunar síunnar og svartra bletta á rafskautsplötunni.
Of mikill mala/jafnhæfingarkraftur:CNTs eru vélrænt skorin, sem veldur verulegu lækkun á stærðarhlutfalli og hækkar leiðandi gegnflæðisþröskuld. Til að ná sömu leiðandi áhrifum verður að auka CNT viðbótarmagnið, sem vinnur á móti kostnaðarkosti mikils fast efnis.
Til að ná mikilli fastri og lágri seigju krefst almennt fjöl-þreps háþrýstings einsleitni ásamt stýrðu malaferlum, nákvæmri stjórnun á hringrásartímum og þrýstingsbreytum. Þetta er fjármagns- og tækni-frekt ferli sem venjulegar litlar verksmiðjur eiga í erfiðleikum með að fjölda-framleiða stöðugt.
Shandong Tanfeng hefur stillt fjöl-þrepa háþrýstings einsleitni framleiðslulínur, með sérkvörðuðum ferlibreytum fyrir há-föst, lág-seigja deig. Vöktun á netinu á kornastærð D50/D90 tryggir ítarlega af-þættingu á sama tíma og CNT stærðarhlutfallið er verndað og forðast hið algenga iðnaðarvandamál að "eyðileggja slöngurnar í leit að dreifingu."
4. Erfiðleikar við geymslu og notkun stöðugleika: Standast verksmiðjupróf en upplifir seigju endurkast og hlaup eftir geymslu
Kvoðakerfið með há-föstu-innihaldi, lág-seigju CNT leiðandi deig er næmari. Við geymslu er það viðkvæmt fyrir seigjuuppkasti, mjúku botnfalli og hlaupi, með mun strangari kröfum um geymslu- og flutningsskilyrði en venjulegt deig.
Jafnvel þótt allir vísbendingar standist skoðun í verksmiðjunni, meðan á geymslu í vöruhúsinu stendur, eru CNT agnirnar í há-fasta kerfinu nær saman og van der Waals kraftar geta öðlast meiri áhrif. Sumar vörur hafa mjög lága seigju rétt eftir framleiðslu en eftir 30-60 daga geymslu eykst seigja stöðugt, breytist jafnvel í hlauplíkt ástand og missir flæði. Helstu áhættuþættir:
Hitastigssveiflur hafa áhrif á aðsogsjafnvægið fyrir dreifiefni; há-hitaumhverfi flýta fyrir endurkasti seigju.
Langan-flutnings titringur truflar kvoðabygginguna og veldur seti við komu.
Þegar hlaup hefur átt sér stað, jafnvel með endur-hræringu, er ekki hægt að endurheimta einhverja efri þéttingu að fullu.
Verksmiðjutilvik:Orkugeymslufyrirtæki keypti lotu af 7% fast-innihaldi, lág-seigju CNT leiðandi deig. Við komuna mældist seigja 4200 mPa·s sem leit vel út. Eftir 2 mánaða geymslu í vöruhúsi jókst seigja í 13.000 mPa·s og hlaup kom fram í gámunum, sem gerði alla lotuna ónothæfa til framleiðslu.
| Áhættupunktur | Fyrirbæri | Framleiðsluáhrif |
|---|---|---|
| Seigjuáfall | Seigjan eykst stöðugt eftir að hafa staðið | Erfiðleikar við leiðsluflutninga; Seigja alls slurrykerfisins fer yfir staðla eftir blöndun |
| Secondary gelation | Paste verður hlaup-líkt, missir flæðihæfni | Ekki hægt að fæða; allur gámurinn skrappaður |
| Hröðun setmyndunar | Þykkt set neðst; endur-dreifingarerfiðleikar eykst | Aukinn innri viðnámsbreytileiki í rafskautsblöðum eftir fóðrun |
Shandong Tanfeng framkvæmir hraðari öldrunar- og botnfallsprófanir á hár-föstu, lágri-seigju, líkir eftir langtíma-geymslu og háum-hitaumhverfi til að skima samsetningar með betri kvoðastöðugleika. Vörulýsingablaðið inniheldur ráðleggingar um geymsluhita og geymsluþol, ásamt leiðbeiningum um endur-viðmiðunaraðgerðir fyrir viðskiptavini, sem dregur úr hættu á-geymslubilun á staðnum.
5. Aðlögunarerfiðleikar eftir ferla: Val á hár-föstu, lágri-seigjulíma er ekki hægt að byggja á aðeins tveimur vísbendingum
Þegar þú velur há-föst-innihald, lág-seigja CNT leiðandi líma, er ekki aðeins hægt að horfa á fast efni og seigju. Einnig verður að hafa í huga síunarhæfni, óhreinindamagn og samhæfni við rafskauts-/bakskautslausnarkerfið; annars munu ýmis vandamál koma upp við fjöldaframleiðslu.
Margir R&D starfsmenn einblína aðeins á fast innihald og seigjutölur á vörumerkinu, vanrækja aðra stuðningsvísa og lenda í gildrum við fjöldaframleiðslu:
Þó að límið sé með lága seigju inniheldur það margar ör-þynningar, sem veldur tíðri stíflu á síum í rafhlöðuverksmiðjunni og endurteknum stöðvun framleiðslulínu vegna skjábreytinga.
Ófullnægjandi stjórnun á segulmagnuðum málmóhreinindum: Hið-fasta kerfi skilar inn fleiri óhreinindum, sem eykur hættuna á -sjálfhleðslu frumna.
Léleg samhæfni við vatns-forskautakerfi með kísil: þegar það er bætt við blöndunartankinn verður þykknun og flokkun.
Hár solid og lág seigja eru alhliða vísbendingar. Síunleiki, óhreinindi, rafefnafræðilegt eindrægni og geymslustöðugleiki verða allir að vera með í matinu. Forgangsraða -smáum og tilraunaprófun áður en stórum-innkaupum.
6. Full greinar samantekt
Fjórir tæknilegir kjarnaörðugleikar með háu-föstu-innihaldi, lága-seigju CNT leiðandi líma eru: eðlislæg sterk víxlverkun efnisins sem veldur náttúrulegri aukningu á seigju; dreifiefnissamsetningin sem þarf að halda jafnvægi á seigjuminnkun og rafefnafræðilegar aukaverkanir; dreifingarferlið sem þarf að koma á jafnvægi frá-þættingu og verndun CNT stærðarhlutfallsins; og kvoðakerfið er viðkvæmt, viðkvæmt fyrir endurkasti seigju og hlaupi við geymslu. Það er langt frá því að vera nóg að ná aðeins háu fastefnisinnihaldi og lítilli seigju; geymslustöðugleiki, óhreinindi og rafefnafræðileg eindrægni eru allt ómissandi.
Kostir hár-föstu, lága-seigju CNT leiðandi deigs eru mjög skýrir-það getur hjálpað litíum rafhlöðuverksmiðjum að draga úr flutnings-, leysi- og þurrkkostnaði. Hins vegar er tæknileg þröskuldur hár, og það er margvídd, gagnkvæmt takmarkandi tæknikerfi sem ekki er hægt að ná með því einfaldlega að stilla hlutfallið. Sumar vörur á markaðnum fórna leiðni og hringrásarstöðugleika fyrir aðlaðandi fast efni og seigjubreytur. Viðskiptavinir þurfa að framkvæma fjölvíddar yfirgripsmikið mat meðan á vali stendur og ekki aðeins skoða færibreytur merkimiða.
Sem faglegur CNT-leiðandi límaframleiðandi hefur Shandong Tanfeng fjárfest í þróun á hár-föstu, lágri-seigju límaafurðum, með fullkomna getu í hráefnisskimun, blandaðri dreifingu og stöðugleikasannprófun. Það getur veitt NMP-undirstaða olíu-undirstaða há-föst, lág-seigja límasýni, stutt við mat viðskiptavina í litlum-skala, og samtímis veitt ráðleggingar um geymslu- og fóðurferli, sem hjálpar rafhlöðufyrirtækjum að meta hæfi vöru til fjöldaframleiðslu.
Algengar spurningar
Sp.: Hefur CNT-leiðandi líma með hátt-fast-innihald, lágt-seigja alltaf sterkari leiðni?
A: Ekki endilega. Ef lág seigja er náð með því að klippa nanórör eða nota of mikið dreifiefni, minnkar stærðarhlutfallið og leiðnigetan versnar í raun. Lykillinn er að einbeita sér að skilvirku CNT stærðarhlutfalli og dreifingarstöðu.
Sp.: Þarf há-föst, lág-seigja líma í kæli?
Svar: Mælt er með því að stjórna geymsluumhverfinu við 10-30 gráður og forðast háan-hita. Í samanburði við venjulegt deig eru hár-fast, lág-seigjustig viðkvæmari fyrir hitasveiflum. Reyndu að stytta geymslutímann og innleiða FIFO (fyrst-inn, fyrst út) birgðastjórnun.
Sp.: Geta vatns-undirstaða kerfi náð háu-föstu-innihaldi, lága-seigju CNT leiðandi líma?
Svar: Vatn-bundin kerfi hafa sterkari kvoðaþvinganir. Við viðskiptaaðstæður er mjög erfitt að ná sama háa fast efni og NMP-olíu-undirstaða kerfi. Með valdi hækka fast efni mun það valda því að seigja og geymslustöðugleiki versna hratt. Almenna iðnaðurinn fyrir vatns-kerfa er áfram á bilinu 2-5%.