カーボン ナノチューブ パウダーとペーストのどちらを選択するか?

第 1 章: 繰り返し尋ねられる多肢選択式の質問-

リチウム電池業界では、エンジニアの間で次のような会話がよく聞かれます。

「あなたの会社ではカーボンナノチューブの粉末またはペーストを使用していますか?」

「粉末の方が安いけど、分散が面倒。何度か試しましたが、うまくいきません。」

「昔からペーストを使っていました。手間は省けますが、確かにちょっと値段が高くなりますね…」

これは孤立した現象ではありません。 CNT パウダーとペーストのどちらを選択するかは、CNT 導電性添加剤を導入するすべての企業が直面するほぼ最初の決断です。正しく選択すれば、半分の労力で 2 倍の結果が得られます。選択を誤ると、数か月経ってもプロセスのデバッグを実行できない可能性があります。

今日は、この 2 つの形式の CNT 製品のコスト、プロセス、適用可能なシナリオ、選択ロジックをカバーする、この「入門レベル」だが重要な多肢選択の質問について徹底的に議論しましょう。-

第 2 章: まず理解してください: 粉末とペーストの違いは何ですか?

2.1 形態の違い：「ナノ麺」から「惣菜」へ

CNTパウダーは、CNT合成後の本来の形状です。走査型電子顕微鏡で観察すると、絡み合って凝集した「麺の塊」のように見えます。単層 CNT パウダーの直径はわずか 1- 2 ナノメートルですが、多層チューブの直径は 2～50 ナノメートルです。しかし、非常に強いファンデルワールス力により、それらは密に集まり、数十、さらには数百マイクロメートルの凝集体を形成します。

CNT導電ペーストは、CNT粉末と溶媒（通常はNMPや水）、分散剤を混合し、粉砕、分散などの工程を経て作られた液状の製品です。比喩的に言えば、粉末は「原材料」、ペーストは「調理済み食品」です - 前者は自分で加工する必要がありますが、後者はパッケージから取り出してすぐに使用できます。

重要なデータポイント:1 トンの CNT 粉末から約 15 トンの導電性ペーストを製造できます (固形分 4% ～ 6% に基づいて計算)。この変換関係は、粉末とペーストのコスト比較ロジックを直接決定します。

2.2 性能の違い：どんなに優れた粉体でも分散できなければ「廃棄物」

多くの人が誤解しています。粉末の純度が高いほど、ペーストの性能が向上します。この論理は従来の材料の分野では当てはまりますが、ここでは CNT には当てはまりません。

CNT パウダーの性能がどれほど優れていても、分散が不十分で凝集体を壊すことができない場合、ペースト中で大きな粒子が形成され、ろ過の閉塞、コーティング粉末の脱落、導電ネットワークの破損が発生します。分散 ≈ 実際のペーストの性能 - これが CNT 業界の中核的な理解です。企業がペースト分散技術の研究開発に多額の投資を行っているのもこのためです。

第 3 章: コストの比較: どちらの方がコスト効率が高いですか?-

3.1 直接コスト: 粉末の方が安いですが、「加工手数料」を考慮する必要があります

これは多くの調達担当者にとって現実の経験です。安価な粉末を購入したものの、分散装置に数十万ドルを投資し、プロセスのデバッグに 3 か月を費やしましたが、それでも高い収率を達成できません - 総合的なコストが高くなるという結果になります。

1トンの粉末を例に挙げます。

粉体価格：約 60,000-500,000 RMB/トン（単壁か多壁かによって異なります）

製造可能なペースト:約15トン

ペースト価格:約5,000～30,000人民元/トン

単価だけ見るとペーストよりも粉末の方が安いように思えます。ただし、粉末の場合はお客様自身で分散する必要があるため、追加の投資が必要になります。

分散装置：ビーズミル、高速分散機、超音波装置など。価格は数十万人民元から数百万人民元まであります。{0}

プロセス開発:分散剤の選択、プロセスパラメータの最適化には数か月かかる場合があります。

品質リスク:バッチ間の変動が大きいため、分散の一貫性を保証するのは困難です。{0}{1}

3.2 総合コスト: ペーストは必ずしも高価であるとは限りません

ほとんどのセル メーカーでは、ペーストを選択すると総合コストが低くなる可能性があります。

重要な結論:企業の規模が大きく、分散の経験があり、消費量が多い場合は、粉末の方がコスト効率が高くなります。-企業が中規模で、分散の経験がなく、安定性を追求している場合は、ペーストの方が安心です。-

第 4 章: プロセスの違い: 2 つのルートの実践ガイド

4.1 パウダールート: 自分でやる

粉末を選択した場合は、分散工程をお客様自身で完了する必要があります。 CNT分散には分散媒、分散剤、分散装置の3大要素があります。

①分散媒の選択

分散媒は粘度に応じて次の 3 つに分類されます。

低粘度（水、アルコール、NMP、その他の有機溶媒）：超音波プローブ、ビーズミル、ボールミルに適しています。

中粘度（液状エポキシ樹脂、液状シリコーンゴムなど）：3 本のロールミルに適しています。-

高粘度（溶融プラスチック、ゴムなど）：二軸押出機、内部ミキサーに適しています。-

特別な注意事項:超音波洗浄バスは分散効果が非常に低いため、使用はお勧めできません。

②分散剤の選定

万能な分散剤はありません。分散剤の選択は、分散媒の構造、極性、溶解度パラメーターと密接に関係しています。 CNTの外径が小さくなり比表面積が大きくなると、必要な分散剤の量も増加します。

推奨投与量 (CNT 質量に基づく):

多層チューブ（TNM8 タイプ）:分散剤の投与量 20%-30%

多層チューブ（TNM1 タイプ）:分散剤の添加量 60% ～ 80%

単壁チューブ:-分散剤の投与量 250% ～ 500%

③分散工程のポイント

2% CNT 水分散液の調製を例に挙げます。

分散剤を脱イオン水に溶解します (温度は 50 度を超えないようにしてください)。

CNT を加えて完全に湿らせるまでかき混ぜます。

超音波処理 (出力 50%、超音波 3 秒/休止 3 秒)、10 分ごとに手動で撹拌します。

終点を決定します。水に滴下すると、インクのように均一に拡散し、粒子が見えなくなります。

オプション: 遠心分離して少数の凝集粒子を除去します (1000 ～ 3000 r/min、10 ～ 30 分)。分散液は半年以上安定に保存可能です。

4.2 ルートの貼り付け: パッケージから取り出してすぐに使用可能

貼り付けにより、上記の手順はすべて完了しています。お客様は次のことのみを行う必要があります。

ペーストの種類を確認します（NMP{0}}ベースまたは水-ベース）。

固形分と粘度が要件を満たしているか確認してください。

配合に従って混合工程に直接添加します。

Shandong Tanfeng の導電性ペーストを例に挙げると、同社の製品は独自の分散技術を使用しており、溶液中で CNT を効果的に伸ばして広げ、6 か月以上安定した分散を維持できます。

第 5 章: さまざまなシナリオに対する選択の推奨事項

5.1 パウダーを選択するのはどのような場合ですか?

大規模な企業規模、大量の消費:年間消費量は数十トン以上。分散装置への投資は償却可能です。

成熟した分散経験がある:すでにCNT分散プロセスとチームを持っています。

コストを非常に重視します:-自己分散を通じてコストを削減する能力と意欲がある。{0}}

カスタマイズされた分散ソリューションが必要:特殊な溶媒システムまたは特殊な用途シナリオ。

5.2 ペーストを選択するのはどのような場合ですか?

中小規模の細胞工場:{0}}分散設備も経験もありません。

迅速な導入を追求：プロセスのデバッグに何ヶ月も費やしたくない。

バッチの安定性に対する高い要件:ペーストの一貫性がより適切に制御されます。

新プロジェクト試作：まず効果を迅速に検証し、次に長期的な解決策を検討します。{0}}

5.3 選定決定早見表

第6章 メーカーのメリット：粉末からペーストまで一貫したレイアウト

当社はCNTメーカーとして、「粉末だけを販売する」「ペーストだけを販売する」のではなく、粉末からペーストまでの一貫した製品マトリクスを提供し、お客様のニーズに合わせて柔軟に選択できることをコアバリューとしています。

まず、粉末製品：均一なチューブ径、安定した純度。当社は化学蒸着 (CVD) 法を使用して CNT を製造し、チューブの直径、アスペクト比、ソースの欠陥密度を制御します。当社の製品は、単層チューブ、少数層チューブ、多層チューブの全範囲をカバーしており、お客様のニーズに応じてチューブの直径と長さをカスタマイズできます。{{3}

第 2 に、ペースト製品: 自社開発の分散剤で、輸入品よりも優れた性能を備えています。-当社の単層チューブペーストは自社開発の分散剤を使用しており、粘度や固形分などの指標において輸入品より優れています。{{1}水性-ベースのペーストと油性-ベースのペーストの両方が用意されており、さまざまな顧客のプロセスに適応します。

第三に、完全な業界チェーン レイアウト: 触媒からペーストまでワンストップで供給します。{0}当社は、制御可能な品質と制御可能なコストを備えた、触媒の調製、CNT 合成、精製からペースト分散までの完全な産業チェーン技術を備えています。

第四に、カスタマイズされたサービス: 顧客のニーズに応じて製品パラメータを調整します。粉末のチューブ径や長さ、ペーストの固形分、粘度、溶剤の種類など、お客様のプロセス要件に応じたカスタマイズ生産が可能です。

第 7 章: ユーザーへの実践的な提案

まず、自分自身に 3 つの質問をしてください。消費量はどれくらいですか?分散装置はありますか？あなたのチームには分散の経験がありますか?その答えによって、粉末かペーストのどちらを選択するかが決まります。

サンプルテストは「シミュレート」する必要があります。粉末を使用する場合は、テスト用に粉末を使用してください。ペーストを使用する場合は、テスト用にペーストを使用してください。テストに粉末を使用してからペーストの購入を決定しないでください。- 2 つの分散状態は異なります。

バッチの一貫性に注意してください。粉末かペーストのどちらを選択するかに関係なく、複数のバッチのテストレポートをリクエストしてください。 CNT 製品のバッチ安定性は、生産収率に直接影響します。

単価だけを見るのではなく、総合的なコストを計算します。粉体の単価は安くなりますが、設備や労力、歩留りのロスなどを加味すると総合コストは高くなる場合があります。

最初に小さなバッチを試してから、次のことを決定します。どちらを選択すればよいかわからない場合は、比較テスト用に両方のフォームを少量購入し、データそのものを判断することができます。

CNT パウダーとペーストのどちらを選択するかについて標準的な答えはなく、自分にとって最も適した答えがあるだけです。重要なのは、自分自身のニーズ、能力、リスク許容度を明確に理解し、合理的な決定を下すことです。

CNTパウダーとペーストの選択でお悩みの際は、お気軽にご相談ください。専門メーカーとして、Shandong Tanfeng はお客様と協力して、お客様の製品に最適なソリューションを見つける準備ができています。