Capítulo 1: ¿Qué es la pasta conductora de nanotubos de carbono a base de aceite-?
En el campo de los aditivos conductores para baterías de litio, la pasta conductora CNT a base de aceite-es la forma de aplicación más común. Es un producto aditivo conductor líquido formado al dispersar uniformemente CNT en N-metilpirrolidona (NMP) como disolvente.
¿Por qué se llama "a base de petróleo-"? Debido a que el NMP es un disolvente orgánico con características hidrófobas y lipófilas, este tipo de pasta se denomina pasta conductora aceitosa o a base de aceite-. Por el contrario, la pasta a base de agua-utiliza agua como disolvente.
Los componentes principales de la pasta conductora CNT a base de aceite-incluyen:
Nanotubos de carbono:El núcleo conductor, que puede ser tubos-de pared simple o tubos-de pared múltiple.
Solvente NMP:El medio de dispersión suele representar entre el 80% y el 97% de la composición.
Dispersante:Previene la aglomeración de CNT, como el PVP.
PVDF:Un aglutinante,-preagregado en algunas pastas.
Capítulo 2: Ventajas principales de la pasta-a base de aceite
2.1 Perfecta compatibilidad con el sistema PVDF
La mayor ventaja de la pasta a base de aceite- reside en su compatibilidad natural con el sistema aglutinante PVDF convencional utilizado en los cátodos de las baterías de litio. El PVDF (fluoruro de polivinilideno) sólo se puede disolver en disolventes orgánicos polares como el NMP y es insoluble en agua. Por lo tanto, el uso de pasta CNT a base de aceite- permite la mezcla directa con la solución de PVDF sin requerir ajustes adicionales en la formulación. En la pasta conductora aceitosa de CNT de pared simple-de Shandong Tanfeng, el contenido de PVDF es de 2 ± 0,1% en peso, funciona sinérgicamente con NMP y CNT y se puede utilizar directamente en el proceso de mezcla de lodos.
2.2 Buena estabilidad de dispersión y fuerte consistencia de lotes
La dispersión de las CNT es un desafío reconocido en la industria. Al seleccionar razonablemente dispersantes y optimizar el proceso de preparación, el sistema basado en petróleo-puede lograr un único-estado de dispersión de CNT. En una pasta de CNT de paredes múltiples-a base de aceite-que utiliza 4-estirenosulfonato de sodio como dispersante, los CNT de paredes múltiples-existen en una forma de dispersión única, no son propensos a la aglomeración, tienen propiedades fisicoquímicas estables, pueden almacenarse durante mucho tiempo y no son propensos a formar capas.
2.3 Proceso maduro, adaptable a las líneas de producción existentes
La pasta a base de aceite-se puede utilizar directamente en el proceso de mezcla de lodos de sistemas a base de aceite-y los CNT se distribuyen uniformemente en las láminas de electrodos preparadas después del recubrimiento. Para los fabricantes de células que ya han establecido sistemas de recuperación de NMP, esto significa bajos costos de cambio y ciclos de introducción cortos.
2.4 Excelente rendimiento electroquímico
La pasta a base de aceite-puede formar una red conductora eficiente en baterías de litio, reducir la resistencia interna de la batería, mejorar el rendimiento del almacenamiento a alta-temperatura y mejorar la vida útil del ciclo y la capacidad de velocidad. La cantidad recomendada de adición de pasta oleosa de CNT de pocas-paredes es solo del 0,5 % al 0,8 % del contenido de carbono, lo que logra una mejora significativa del rendimiento.
Capítulo 3: Claves Técnicas: Dispersante y Proceso de Preparación
3.1 Selección de dispersante
El dispersante es la barrera técnica principal de la pasta-a base de aceite. La empresa ha dominado toda la-tecnología central de la cadena de preparación de pasta CNT y posee una tecnología única para la auto-preparación de dispersantes. Los dispersantes utilizados incluyen varias combinaciones, como polivinilpirrolidona (PVP), bromuro de cetiltrimetilamonio y hidroxipropilmetiléter de celulosa. En la pasta oleosa de CNT de pared simple-, la proporción de dispersante y mezcla de CNT de pared simple-debe controlarse con precisión para lograr el mejor efecto de dispersión.
3.2 Proceso de preparación
La pasta de CNT a base de aceite- normalmente se prepara utilizando CNT producidos mediante el método de deposición química de vapor (CVD) como materia prima, mediante procesos como la pre-dispersión, la molienda de perlas y el ajuste de la formulación. Utilizando un sistema de circulación-doble y un monitoreo en línea de la viscosidad de la pasta, los CNT se agregan en múltiples pasos, lo que reduce efectivamente la viscosidad máxima de la pasta de CNT con alto contenido-sólido-y mejora la procesabilidad de la pasta con alto contenido-sólido-.
3.3 Control de parámetros clave del proceso
| Parámetro | Rango típico | Descripción |
|---|---|---|
| Contenido sólido | 2.3%-6.0% | Incluye CNTs + dispersante + PVDF |
| Contenido CNT | 0.4%-5% | Los tubos-de pared simple suelen tener alrededor del 0,4 % |
| Viscosidad | Menor o igual a 10.000 mPa·s | Productos de gama alta-Inferior o igual a 4500 mPa·s |
| Humedad | Menor o igual a 1.000 ppm | Indicador clave, afecta el rendimiento eléctrico |
| Impurezas metálicas | Fe Menor o igual a 5 ppm | Materia precipitada magnética Menor o igual a 0,2 ppm |
Capítulo 4: Pared simple-frente a paredes-múltiples: dos opciones para pasta a base de aceite-
4.1 Pasta oleosa para tubos de paredes múltiples:-la elección de rentabilidad
La pasta oleosa de CNT de paredes múltiples tiene una tecnología madura y un costo relativamente bajo. Los CNT de paredes múltiples están compuestos por múltiples capas de grafeno anidadas concéntricamente entre sí, con 2 a 50 capas, un rango de diámetro de 6 a 500 nm y una longitud de 1 a 30 μm.
La pasta aceitosa CNT de paredes múltiples de 40-60 nm, con una longitud de tubo de 3 a 15 μm, tiene excelentes propiedades mecánicas, eléctricas y térmicas, y se usa ampliamente en aditivos conductores de baterías de litio, aditivos poliméricos, sensores y otros campos.
4.2 Pasta oleosa para tubos de pared simple-: la opción de rendimiento
Los CNT-de pared simple se forman al hacer rodar una sola capa de grafeno, con menos defectos en la pared del tubo, un rango de distribución de diámetro más pequeño (1-2 nm) y una uniformidad y estabilidad extremadamente altas.
La conductividad eléctrica de los tubos de pared simple-es significativamente mejor que la de los tubos de pared múltiple-. Debido a su conductividad eléctrica superior, los tubos-de pared simple se pueden agregar en cantidades más bajas, lo que ayuda a los fabricantes de baterías a aumentar la proporción de material activo de electrodo positivo y mejorar la densidad de energía.
Shandong Tanfeng's single-walled CNT oily conductive paste has a CNT content of 0.40 ± 0.05 wt%, a tube length of >98 μm, una viscosidad menor o igual a 4.500 mPa·s y una vida útil de hasta 365 días.
4.3 Pocos-tubos con paredes: una ruta intermedia
Pocos-CNT de pared (2-5 capas) se encuentran entre tubos de pared simple-y de pared múltiple-, lo que combina algunas de las ventajas de ambos. La pasta conductora de CNT de pocas paredes a base de aceite F21-01 tiene un diámetro de tubo de 4-8 nm, una longitud de tubo de 60-200 μm, un área de superficie específica de 400-700 m²/g, un contenido de sólidos de 3,60 ± 0,10%, una viscosidad menor o igual a 10.000 mPa·s, un contenido de humedad menor o igual a 1.000 ppm, impurezas metálicas Fe Inferior o igual a 5 ppm, y materia precipitada magnética Inferior o igual a 0,2 ppm.
Capítulo 5: Panorama del mercado - Las empresas nacionales aceleran su diseño
5.1 Avance tecnológico y sustitución interna
Durante mucho tiempo, el mercado de pasta oleosa-de pared simple-de CNT de alta gama estuvo monopolizado por empresas extranjeras. Sin embargo, en los últimos años, las empresas nacionales están acelerando sus avances.
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. se centra en la investigación, el desarrollo, la producción y la venta de nuevos polvos CNT de pared simple-y sus pastas conductoras, con productos que incluyen pasta conductora a base de aceite-NMP. Los CNT de pared simple-desarrollados por la empresa-tienen una relación de aspecto un orden de magnitud mayor, con IG/ID > 100, superando el cuello de botella de la tecnología de producción en masa nacional. La tecnología de pasta oleosa de CNT de paredes múltiples se ha vuelto relativamente madura y se han desarrollado con éxito productos de pasta conductora oleosa de baja-viscosidad, alto-contenido de sólidos-, alta-pureza, alto-voltaje-resistente y alta-estabilidad. Shandong Tanfeng ha logrado una producción a gran-escala. En comparación con CNT de tipo-similar, tiene ventajas en control de pureza, resistencia de la hoja, resistencia interna de la batería, rendimiento de alta-tasa y rendimiento de descarga a baja-temperatura.
Capítulo 6: Ventajas de Shandong Tanfeng - Control profundo desde la formulación hasta el proceso
Como fabricante de pasta conductora CNT a base de aceite-, nuestras principales ventajas se reflejan en los siguientes aspectos:
En primer lugar, el auto-diseño y preparación de catalizadores.La fabricación de productos CNT adopta principalmente el método de deposición química de vapor (CVD), y la clave técnica radica en la tecnología de formulación y preparación del catalizador. Contamos con tecnologías de preparación de catalizadores de desarrollo propio-para catalizadores a base de hierro, cobalto y níquel-y sus soportes correspondientes, que pueden garantizar la actualización continua y la optimización del rendimiento de los productos CNT.
En segundo lugar, la auto-síntesis de dispersantes.El dispersante es la barrera técnica principal de la pasta-a base de aceite. Poseemos una tecnología única para la auto-preparación de dispersantes, lo que genera ventajas integrales en el control de la humedad y las impurezas, el equilibrio entre pureza y conductividad y la regulación de la estabilidad reológica.
En tercer lugar, capacidad de formulación personalizada.Diferentes clientes y diferentes sistemas de baterías tienen diferentes requisitos para la pasta conductora. Podemos ajustar parámetros como el tipo de CNT, el contenido de sólidos y la viscosidad de acuerdo con el sistema de material del cátodo del cliente (ternario con alto contenido de níquel, fosfato de hierro y litio, etc.) y los requisitos del proceso, proporcionando productos de pasta aceitosa personalizados.
Cuarto, sistema de control de calidad del proceso completo-.Desde la preparación de catalizadores, la síntesis de CNT y la purificación hasta la dispersión de pastas, tenemos capacidad de producción de cadena completa-. El contenido de humedad se controla dentro de 1000 ppm, impurezas metálicas Fe menor o igual a 5 ppm, materia precipitada magnética menor o igual a 0,2 ppm, lo que garantiza la consistencia del lote del producto.
Quinto, capacidad de iteración tecnológica continua.Seguimos de cerca la frontera tecnológica de la industria. Desde tubos de pared múltiple- hasta tubos de pocas-pared y tubos de pared simple-, nuestra matriz de productos se actualiza continuamente. La pasta aceitosa CNT de pared simple-de alta-relación de aspecto-y alta-pureza ha logrado una producción en masa, con IG/ID > 100 y un rendimiento comparable a niveles avanzados internacionalmente.
Capítulo 7: Pasta a base de aceite-frente a pasta a base de agua-: una tabla para comprender cómo elegir
| Dimensión de comparación | Pasta a base de aceite-(NMP) | Pasta a base de agua- |
|---|---|---|
| Solvente | NMP | agua desionizada |
| Sistema compatible | sistema PVDF | Sistema CMC/SBR |
| Respetuoso con el medio ambiente | La NMP tiene toxicidad reproductiva, sujeta a regulación | Respetuoso con el medio ambiente, no-tóxico |
| Costo | El precio de NMP es relativamente alto. | El costo del agua es extremadamente bajo. |
| Dificultad de dispersión | Medio | Mayor (los CNT son hidrofóbicos) |
| Madurez del proceso | Alto | Medio |
| Escenarios aplicables | Baterías de energía convencional | Escenarios con altos requisitos de protección ambiental. |
Sugerencia de selección:Los fabricantes de baterías eléctricas que ya cuentan con un sistema de recuperación de NMP deberían dar prioridad a las pastas a base de aceite-; Las líneas de producción de nueva construcción o las regiones con estrictos requisitos medioambientales, como las exportaciones de la UE, pueden considerar soluciones basadas en agua-.
Capítulo 8: Conclusión
La pasta conductora CNT a base de aceite-es la opción principal en el campo actual de aditivos conductores para baterías de litio. Utiliza NMP como disolvente y CNT como fase conductora, es perfectamente compatible con el sistema PVDF y tiene procesos maduros, dispersión estable y excelente rendimiento electroquímico.
La pasta oleosa de tubo de pared simple-, debido a su mayor conductividad eléctrica y su menor cantidad de adición, se está convirtiendo en la primera opción para las baterías-de alta gama; La pasta oleosa para tubos de paredes múltiples, con su avanzada ventaja de rentabilidad-, ocupa la cuota de mercado principal. A medida que empresas nacionales como Shandong Tanfeng logran avances tecnológicos, el proceso de localización de pasta conductora CNT a base de petróleo-se está acelerando.
Si está buscando pasta conductora CNT a base de aceite-o desea obtener información sobre las soluciones de aplicación de pasta oleosa de pared simple-o de pared múltiple-en su sistema de batería, no dude en contactarnos. Como fabricante profesional, Shandong Tanfeng ofrece una matriz de productos completa, desde polvo hasta pasta, lo que ayuda a mejorar continuamente el rendimiento de su batería.