カーボンナノチューブ導電性スラリーをリチウム電池の正極/負極に使用するにはどうすればよいですか?

リチウム電池のスラリー混合プロセスでは、CNT導電性スラリーが主流の導電助剤となっています。 CNT スラリーの塗布プロセス、添加率、分散要件は、カソード システムとアノード システムで大きく異なります。多くのリチウム電池加工工場では、両方に同じ供給パラメータを単純に適用しているため、電極シートの高い内部抵抗、異常なスラリーレオロジー、標準以下のサイクル寿命などの問題が発生する可能性があります。カソードとアノードのさまざまなアプリケーション ロジックを明確にし、それらを適切なスラリー グレードと組み合わせることが、CNT の長距離導電ネットワークの利点を最大限に活用する鍵となります。- Shandong Tanfeng は、リチウム電池用の CNT 導電性スラリーの研究開発と生産に注力しており、電池メーカーがスラリー製造プロセスを簡素化し、電極の電気化学的性能を安定化できるよう、カソードとアノードに合わせた製品を開発しています。-

I. カソードとアノードの主な用途の違い

カソード用の CNT 導電性スラリーは、NMP オイルベースのシステムに適した、低添加レベルでの導電性経路の構築に重点を置いています。{0}}アノードの用途は、グラファイト アノードとシリコン-ベースのアノードに分けられ、油-ベースと水-ベースのプロセスの両方に対応します。シリコン-ベースのアノードには、CNT アスペクト比とスラリーの靭性に対するより高い要件があります。同じグレードのスラリーを両方に互換的に使用しないでください。

カソード活物質は高い圧縮密度を持っています。導電剤は主に粒子間の隙間を埋めて内部抵抗の上昇を抑えます。アノードは、導電性に加えて、特にシリコン-ベースのアノードの場合、材料の体積膨張も緩衝する必要があり、導電経路の破壊を防ぐためにCNTが柔軟な相互接続ネットワークを形成する必要があります。さまざまなシナリオの主要なパラメータは次のとおりです。

山東丹豊では、さまざまなシナリオに合わせて製品を細分化しています。 FB シリーズはオイル-ベースのカソード用に設計されており、バッテリーの副反応を減らすために厳格な不純物管理が行われています。 FB 水-シリーズはグラファイトおよびシリコン-炭素アノードに適しており、優れた分散安定性を提供し、水性スラリー-製造環境に適応するため、お客様は分散プロセスを繰り返し調整する必要がありません。

II.リチウム電池の正極に CNT 導電性スラリーを使用する方法

カソードで使用する場合、CNT 導電性スラリーは、活性粉末と直接乾式混合するのではなく、事前混合法で添加することが望ましい{0}{1}}。高電圧カソードの動作条件に合わせてスラリーの細かさと不純物含有量を制御することに重点が置かれています。-

カソードの製造では、主に NMP 溶媒システムが使用されます。標準的な操作手順は次のとおりです。

バインダー PVDF を NMP に完全に溶解し、バインダー溶液を調製します。

CNT 導電性スラリーを加え、低速で撹拌して予備混合し、CNT を最初にバインダー 溶液中に分散させます。{0}}

カソード活物質とカーボン ブラック導電剤を順番に加え、高速分散させるために撹拌速度を上げます。-

粘度と粒度が基準を満たしたら、スラリーを濾過してコーティング工程に移します。

主要な運用ポイント:

凝集物が発生しやすいため、CNT 導電性スラリーを高固形分乾燥粉末に直接注がないでください。{0}}-

NCM システムの場合は、バッテリーの自己放電を防ぐために金属不純物を厳密に管理してください。{0}} Shandong Tanfeng の陰極-専用スラリーは、鉄や銅などの金属不純物を厳密に管理し、出荷前に多段階の精製と濾過を受けています。-

LFP システムの場合、CNT をカーボン ブラックと組み合わせて使用​​すると、レート性能とコストのバランスが取れ、カーボン ブラックを単独で使用するよりも優れた結果が得られます。

工場からのフィードバックによると、一部の企業ではプロセスの後半で CNT スラリーを追加したり、混合時間が不十分で高速混合タンクに CNT スラリーを追加したりしています。{0}これにより、CNT のもつれが不完全になり、電極シートのインピーダンスが局所的に高くなり、レート テスト中に電圧が低下します。給紙順序の調整が必要です。

Ⅲ．リチウム電池の負極に CNT 導電性スラリーを使用する方法

グラファイトとシリコン-カーボンの両方のアノードで CNT 導電性スラリーを使用できます。水ベースのアノードが主流です。-供給順序では、CMC バインダー溶液との事前混合を優先する必要があります。-シリコン-カーボンアノードの場合、乾燥-ベースの添加量を適切に増やす必要があり、スラリーのレオロジーと弾性に注意を払う必要があります。

標準スラリー-水ベースのグラファイト アノードの製造プロセス-:

CMCを純水に溶解してバインダー溶液を調製します。

CNT 導電性スラリーを加え、均一になるまで低速で混合します。

黒鉛/シリコン{0}炭素活物質と導電性カーボンブラックを加え、高速分散を行います。-

最後に、SBRバインダーを加え、低速で混合して粘度を調整し、アノードスラリーの調製が完了します。

重要なプロセスの詳細:

解乳化を引き起こす可能性があるため、SBR ラテックスを CNT 導電性スラリーと高速で長時間混合しないでください。プロセスの最後に低速で追加する必要があります。

従来の黒鉛アノードの乾式ベースの添加量は、過度に多くする必要はありません。{0}}過剰に投与すると、バインダーの割合が圧迫され、電極シートの粉末が脱落する可能性があります。

シリコン-炭素アノード内のシリコン材料は大きな膨張を示します。これらは、相互接続する CNT に依存して柔軟なネットワークを形成します。したがって、同様の条件下での従来の黒鉛アノードよりも添加量が多くなります。

Shandong Tanfeng の FB 水-ベースの CNT 導電性スラリーは、水-ベースのアノード システムと互換性があり、凝集のリスクを最小限に抑えながら、CMC および SBR との良好な互換性を示します。多くのシリコン-炭素アノード メーカーがこのグレードを直接採用し、配合開発時間を短縮します。

IV. CNT 導電性スラリーをカソードおよびアノードに使用する際のよくある落とし穴

グレードの不適切な混合、間違った供給順序の使用、添加量の盲目的な増加は、CNT スラリーをカソードとアノードに塗布する際の 3 つの最も一般的な問題です。これらはスラリーの異常や電池性能の異常を直接引き起こす可能性があります。

多くの工場では、簡素化を追求して、カソードとアノードの両方に 1 種類の CNT スラリーを使用しています。ただし、システムが異なれば、分散剤と不純物の仕様も異なります。最初は問題が発生しない場合もありますが、量産中に自己放電やサイクル異常などの問題が表面化します。- Shandong Tanfeng は、グレードの不一致による生産損失を回避するために、お客様のバッテリーの化学的性質に基づいてグレード選択の推奨事項を提供します。

V. 受入材料検査とプロセス試行に関する推奨事項

生産前に受け入れられる材料の検証を行うことが重要です。ソリッドコンテンツの仕様だけに依存しないでください。小規模トライアルで粉末度、抵抗率、適合性テストを組み合わせて、生産にスケールアップする前に特定の混合装置への適合性を確認します。-

CNT 導電性スラリーのサンプルを受け取ったら、まず固形分、CNT 含有量、金属不純物、粉末度に注意して工場検査報告書を確認します。

生産ラインのプロセスを模倣した小規模なスラリー試験を実施します。{0}凝集または凝集を観察し、スラリーの粘度および電極シートの抵抗率をテストします。

小規模な電気化学テストに合格したら、パイロット試験に徐々にスケールアップし、最終的には量産に移行します。-

メーカーの保管要件に従い、適切な密封と温度管理を確保し、使用前にスラリーを十分に再撹拌してください。{0}

山東丹豊は協力的な顧客に試用サンプルを提供し、技術サポートを提供します。当社のチームは、お客様の既存の装置に合わせた供給シーケンス、撹拌速度、混合時間についてアドバイスし、配合のデバッグ サイクルを短縮するのに役立ちます。

リチウム電池の正極および負極における CNT 導電性スラリーの用途を一般化することはできません。カソードには主に NMP オイル-ベースのシステムが使用され、不純物が少なく、添加レベルが適度に低いことが求められます。アノードでは主に水ベースのシステムが使用され、シリコン-アノードでは CNT によって構築された柔軟な導電ネットワークがより重要視されます。異なるシステムグレードを恣意的に混合することを避け、供給順序と撹拌プロセスを厳密に制御することが重要です。適切な CNT 導電性スラリーを選択し、それを小規模検証と組み合わせることが、CNT 導電性の利点を完全に実現する唯一の方法です。- Shandong Tanfeng は、リチウム電池メーカーが安定した生産を達成できるよう、プロセス ソリューションとともに、カソードとアノードの両方に専用の CNT 導電性スラリーの包括的な製品マトリックスを提供しています。