1. لماذا تحتاج بطاريات الليثيوم إلى إضافات موصلة؟
الإضافات الموصلة هي "طريق الإلكترون السريع" لأقطاب بطارية الليثيوم، المسؤولة عن التوصيل السريع للإلكترونات الناتجة عن المواد النشطة إلى المجمع الحالي، مما يحدد بشكل مباشر المقاومة الداخلية للبطارية، وقدرة المعدل، وعمر الدورة.
تتمتع مواد كاثود بطارية الليثيوم (مثل فوسفات حديد الليثيوم والمواد الثلاثية) بموصلية جوهرية ضعيفة، لذلك يجب إضافة إضافات موصلة لبناء شبكة نقل إلكترون فعالة.
تؤثر حالة اختيار وتشتت المواد المضافة الموصلة بشكل مباشر على ثلاثة مؤشرات أساسية:
المقاومة الداخلية للبطارية:شبكة موصلة غير مكتملة ← زيادة المقاومة الداخلية ← زيادة توليد الحرارة
القدرة على المعدل:كفاءة مضافة موصلة غير كافية ← أداء محدود للسعة أثناء تفريغ التيار العالي-.
دورة الحياة:قدرة الشبكة الموصلة على الحفاظ على الاستقرار أثناء التغيرات الحجمية في الشحن والتفريغ
2. أنابيب الكربون النانوية مقابل أسود الكربون: ثلاث مزايا أساسية
تتفوق أنابيب الكربون النانوية بشكل شامل على أسود الكربون في البنية الموصلة وكمية الإضافة وثبات الدورة-على المدى الطويل. يكمن الاختلاف الأساسي في "توصيل الخط" مقابل "نقطة الاتصال".
2.1 البنية الموصلة: نقطة الاتصال مقابل اتصال الخط
يوجد أسود الكربون في صورة-جسيمات متفرعة ثلاثية الأبعاد-سلسلة/مخروطية، مع وجود مسارات موصلة تتشكل من خلال "نقطة الاتصال" التي تتداخل بين الجسيمات. المشكلة في هذا الهيكل هي أنه بمجرد أن يتعرض القطب لتغييرات في الحجم أثناء الشحن والتفريغ، يمكن أن "تتفكك" نقاط الاتصال بسهولة، مما يؤدي إلى تدمير الشبكة الموصلة.
تحتوي الأنابيب النانوية الكربونية على بنية أنبوبية-أحادية البعد مع نسبة عرض إلى ارتفاع عالية جدًا-، مما يمكنها من "اختراق" الجزء الداخلي للقطب الكهربائي لتكوين مسار نقل إلكترون مستمر وكامل. وهذا يعادل مد "طريق سريع للإلكترون" في القطب، دون أن يتأثر بإزاحة الجسيمات.
مقارنة بين هياكل أسود الكربون الموصل وأنابيب الكربون النانوية والجرافين باعتبارها الإضافات الموصلة الرئيسية الثلاثة:
| البعد المقارنة | أسود الكربون موصل | أنابيب الكربون النانوية (CNT) | الجرافين |
|---|---|---|---|
| هيكل موصل | سلسلة/نقطة اتصال متفرعة ثلاثية الأبعاد- | توصيل خط مدى واحد-طويل-بأبعاد واحدة | توصيل مستو ثنائي الأبعاد-. |
| القدرة على التوصيل | جيد | ممتاز | المستوى الأعلى-. |
| مبلغ الإضافة الأمثل | 0.5%-3% | 0.2%-1% | 0.1%-0.5% |
| قابلية المعالجة الكهربائية | طلاء ناعم | لزوجة عالية قليلاً | من السهل التكتل |
| تحديد المواقع الأساسية | الطبقة الأساسية العامة | معدل مرتفع، دورة طويلة | الموصلية النهائية |
2.2 مبلغ الإضافة: ثلث الجرعة للحصول على نتائج أفضل
كمية الإضافة من المعجون الموصل CNT هي فقط 0.5%-1%. عند استخدام أسود الكربون الموصل وحده، تكون كمية الإضافة التقليدية 2%-3%.
وهذا يعني: استخدام جزء واحد من CNT يمكن أن يحل محل 2-3 أجزاء من أسود الكربون، مما يوفر المساحة التي تشغلها المادة المضافة الموصلة ويسمح بملء المزيد من المواد النشطة في القطب الكهربائي - مما يؤدي إلى تحسين كثافة طاقة البطارية بشكل مباشر.
2.3 ركوب الدراجات والسلامة: عمر أطول للبطارية، وتشغيل أكثر أمانًا
دراسة قارنت أداء CNT وSuper P في بطاريات ليثيوم فوسفات الحديد:
| مؤشر الأداء | تركيبة سوبر بي | صياغة سي إن تي |
|---|---|---|
| درجة حرارة سطح البطارية عند تفريغ 10 درجات مئوية | 68 درجة | 49 درجة (تم تخفيضها بمقدار 19 درجة) |
| جرعة مضافة موصلة | خط الأساس | فقط 1/3 |
| -درجة حرارة عالية أثناء ركوب الدراجة عند 45 درجة | خط الأساس | أكثر ممتازة |
تستخدم تركيبة CNT ثلث المادة المضافة الموصلة فقط، ومع ذلك فإنها تحقق درجة حرارة أقل لسطح البطارية وأداء أفضل لدورة درجة الحرارة العالية - - مما يعني بطاريات أكثر أمانًا وأطول- تدوم.
3. مادة Shandong Tanfeng الجديدة: مورد عالي الجودة لمعجون CNT الموصل
إن معجون الأنابيب الكربونية النانوية الموصل من سلسلة FB121 من Shandong Tanfeng New Material يتمتع بجودة ممتازة، مع شوائب Fe أقل من أو تساوي 30 جزء في المليون. هناك حاجة إلى كمية إضافية تتراوح من 0.5% إلى 1% فقط لتحسين أداء البطارية بشكل ملحوظ.
توفر شركة Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. منتجات معجون موصل من أنابيب الكربون النانوية عالية الجودة. المعلمات الرئيسية لسلسلة المنتج الأساسي FB121 هي كما يلي:
| المعلمة | مواصفات سلسلة FB121 |
|---|---|
| مظهر | معجون أسود |
| المحتوى الصلب | 6.0±0.20% |
| محتوى سي ان تي | 5.0±0.15% |
| المحتوى المشتت | 1.0±0.05% |
| لصق اللزوجة | أقل من أو يساوي 3000 مللي باسكال · ثانية |
| محتوى الرطوبة | أقل من أو يساوي 1000 جزء في المليون |
| شوائب الحديد | أقل من أو يساوي 30 جزء في المليون |
| الكروم / النيكل / النحاس / الزنك / شركة | كل أقل من أو يساوي 5 جزء في المليون |
المزايا الأساسية:
درجة نقاء عالية:يتم التحكم في شوائب الحديد بأقل من 30 جزء في المليون، وهو أفضل بكثير من مستويات الصناعة
التشتت المستقر:يستخدم عملية تشتت فريدة ومستقرة لأكثر من 3 أشهر
جاهز للاستخدام:متوفر في كل من الأنظمة المستندة إلى NMP-والماء-لراحة العملاء
تطبيق واسع:يخدم بطاريات طاقة مركبات الطاقة الجديدة، وبطاريات تخزين الطاقة، وغيرها من المجالات
مع محتوى CNT بنسبة 5%، يمكن للعملاء إضافة 0.5%-1% مباشرة لتحقيق نتائج موصلة عالية الأداء.
ملخص جملة واحدة-:تتمثل الميزة الأساسية لأنابيب الكربون النانوية مقارنة بأسود الكربون في "إنجاز المزيد بموارد أقل" - مما يقلل كمية الإضافة من 3% إلى 0.5%، مع تحقيق مقاومة داخلية أقل للبطارية، ودورة أكثر استقرارًا في درجات الحرارة العالية-، وارتفاع أقل في درجة الحرارة أثناء التفريغ. يوفر المعجون الموصل من سلسلة FB121 من Shandong Tanfeng New Material ضمانًا عالي الجودة للمواد الخام -لهذا الحل الموصل "نقطة-خط التآزر".