الزامات مختلف برای نانولوله‌های کربنی در باتری‌های-حالت جامد در مقابل باتری‌های سدیم- یونی چیست؟

دوغاب رسانای نانولوله کربنی

شرکت فناوری مواد جدید شاندونگ تانفنگ، با مسئولیت محدود

1. "تفاوت های ژنتیکی" بین دو نوع باتری

اگرچه هم باتری‌های-حالت جامد و هم باتری‌های سدیم-به‌عنوان فناوری‌های باتری نسل بعدی در کانون توجه هستند، منطق اساسی آنها برای نیاز به CNT‌ها کاملاً متفاوت است.

هدف باتری‌های حالت جامد -«انرژی ایمن‌تر و بالاتر» - جایگزینی الکترولیت‌های مایع با الکترولیت‌های حالت جامد-برای حل اساسی مشکل فرار حرارتی است. با این حال،-معادل، تماس بین سطحی جامد ضعیف-و راندمان انتقال یون پایین است، که بزرگترین مانع برای صنعتی شدن باتری‌های حالت جامد-است.

هدف از باتری‌های یونی سدیم{0}}«ارزان‌تر و پایدارتر» است - منابع سدیم فراوان است و هزینه آن بسیار کمتر از لیتیوم است. مزیت-این است که شعاع یونی سدیم 34 درصد بزرگتر از لیتیوم است، و این باعث می‌شود که درون‌آمیزی و بینابینی دشوارتر شود. علاوه بر این، رسانایی الکتریکی ذاتی مواد ضعیف است و در نتیجه چگالی انرژی ذاتاً پایین است.

ژن‌های مختلف این دو نوع باتری، نقش‌های کاملاً متفاوت CNT‌ها را در هر کدام تعیین می‌کنند.

2.-باتری‌های حالت جامد: SWCNT‌ها «مواد فعال‌کننده کلیدی» هستند

2.1 سه گلوگاه اصلی باتری‌های حالت جامد-

انتقال باتری‌های حالت جامد از آزمایشگاه به تولید انبوه با سه چالش اساسی مواجه است:

2.2 ارزش منحصر به فرد SWCNTs

تحقیقات شاندونگ تانفنگ نشان می دهد که SWCNT ها می توانند به طور سیستماتیک این سه گلوگاه را برطرف کنند:

ابتدا، ساختن یک شبکه رسانای سه بعدی-.SWCNTها دارای یک نانوساختار یک بعدی و ویژگی های انتقال الکترون بالستیک با رسانایی الکتریکی 1000 برابر مس هستند. تنها با یک افزوده کوچک، آنها می توانند یک شبکه رسانای پیوسته سه بعدی در داخل الکترود تشکیل دهند که به طور قابل توجهی هدایت الکترونیکی باتری های حالت جامد را بهبود می بخشد و مقاومت داخلی را کاهش می دهد.

دوم، بهبود تماس بین سطحی.انعطاف‌پذیری بالای SWCNT‌ها به آنها اجازه می‌دهد تا از نزدیک با شکاف‌های میکرو{0}}مقیاس بین الکترود و الکترولیت مطابقت داشته باشند و تلفات تماس را کاهش دهند و امپدانس سطحی را به طور مؤثر کاهش دهند.

سوم، افزایش حجم بافر.آندهای مبتنی بر سیلیکون{0}}در طول شارژ/تخلیه تا 300 درصد افزایش حجم را تجربه می‌کنند که به راحتی می‌تواند منجر به پودر شدن ذرات و فروپاشی ساختاری شود. SWCNT ها می توانند یک شبکه پشتیبانی منعطف بین ذرات سیلیکون تشکیل دهند که مانند "نانو-چشمه ها" برای جذب استرس، حفظ یکپارچگی الکترود و بهبود قابل توجه عمر چرخه باتری عمل می کنند.

2.3 اعتبار سنجی صنعتی: قبلاً توسط شاندونگ تانفنگ اعمال شده است

شرکت‌های بزرگ داخلی که در حال تحقیق و توسعه باتری‌های-حالت/نیمه{1}}حالت جامد-هستند، مشتریان شاندونگ تانفنگ هستند. این شرکت سهم معینی از عرضه CNT را در زمینه باتری‌های جامد-در اختیار دارد و محصولات مرتبط را به چند تولیدکننده باتری جامد در خارج از کشور عرضه می‌کند.

نتیجه گیری کلیدی:برای باتری‌های-حالت جامد، SWCNT‌ها "باید-داشتن" هستند، نه "خوب-داشتن".

3. باتری های سدیم- یونی: CNT ها "افزایش دهنده عملکرد" ​​هستند

3.1 چالش رسانایی باتری‌های یونی سدیم-

مواد مورد استفاده در باتری‌های یونی سدیم ذاتاً هدایت الکتریکی ضعیف و چگالی انرژی پایینی دارند. بنابراین، آنها به مواد افزودنی رسانای بهتری نیاز دارند تا بر این اساس سازگار شوند، اشغال فضا را کاهش دهند، چگالی انرژی حجمی را افزایش دهند و یک شبکه رسانا کارآمد تشکیل دهند.

تحقیقات آکادمیک همچنین ارزش کاربرد مهم نانولوله‌های کربنی در باتری‌های سدیم{0} یون را تأیید کرده است. مواد کربنی، با رسانایی الکتریکی بالا، تنوع ساختاری و هزینه کم، به طور گسترده برای استفاده به عنوان آند در باتری‌های یونی سدیم مورد مطالعه قرار گرفته‌اند. نانولوله‌های کربنی با سطح ویژه بالا و عملکرد الکتروشیمیایی عالی، توجه قابل توجهی را در زمینه باتری‌های یونی سدیم{4}}به خود جلب کرده‌اند.

3.2 الزامات اصلی باتری های یونی سدیم- برای CNT ها

برخلاف باتری‌های{0}حالت جامد، الزامات باتری‌های یونی سدیم- برای نانولوله‌های کربنی عمدتاً در جنبه‌های زیر منعکس می‌شود:

تولیدکنندگان بزرگی که در حال حاضر روی باتری‌های یون سدیم{0}} تحقیق می‌کنند، مشتریان این شرکت هستند و برخی از مشتریان قبلاً از محصولات SWCNT شرکت در برنامه‌های تحقیق و توسعه باتری سدیم استفاده کرده‌اند.

این بدان معناست که حتی برای مسیر باتری یون سدیم{0}کم هزینه-، راه حل‌های{2}}بالا نیز برای پشتیبانی از آنها به SWCNT‌های-با عملکرد بالا نیاز دارند.

4. مقایسه استفاده: شدت تقاضا برای CNT ها در سیستم های مختلف

دو سناریوی کاربردی آندهای سیلیکون-کربن و کاتدهای سه تایی نیکل بالا{{1}نیازهای عملکرد بالاتری دارند و بنابراین به مقادیر بیشتری از CNT نیاز دارند.

منطق پشت این ارزیابی روشن است:

باتری های-حالت جامدشامل مسائل پیچیده ای مانند رابط های جامد-و افزایش حجم است که منجر به بیشترین شدت تقاضا برای CNT ها (به ویژه SWCNT) می شود.

باتری‌های یونی-سدیم، اگرچه برای بهبود رسانایی به CNT نیاز دارند، اما الزامات عملکرد کلی کمتری نسبت به آندهای سیلیکونی-آندهای کربن و کاتدهای سه تایی نیکل بالا- دارند و بنابراین به مقادیر نسبتاً کمتری نیاز دارند.

از منظر نقشه راه فناوری و بر اساس ویژگی‌های اساسی مواد، مسیرهای فناوری با الزامات عملکرد بالا، مانند باتری‌های{0} حالت جامد، تقاضای قوی‌تری برای محصولات SWCNT خواهند داشت.

5. راهنمای انتخاب: یک جدول برای درک انتخاب شما

خلاصه در یک جمله:

باتری‌های-حالت جامد:SWCNT ها با استفاده زیاد و تقاضای زیاد ضروری هستند.

باتری های سدیم-یون:CNT ها (به ویژه SWCNT ها) برای بهبود عملکرد مورد نیاز هستند، اما مقدار مورد نیاز نسبتا کمتر است.

6. مزایای شاندونگ تانفنگ

به‌عنوان یک تولیدکننده حرفه‌ای CNT، آرایش کلی ما در زمینه‌های باتری -حالت جامد و باتری یون سدیم{1}} مزایای زیر را ارائه می‌کند:

اول، پوشش کامل خط محصول.ما محصولات SWCNT و MWCNT را عرضه می‌کنیم و نیازهای مسیرهای فناوری مختلف مانند باتری‌های-حالت جامد، باتری‌های نیمه{1}}حالت جامد-و باتری‌های سدیم- را تامین می‌کنیم.

دوم، اعتبار سنجی صنعتی شدن پیشرو.محصولات SWCNT ما در چندین شرکت پیشرو باتری جامد-و یون سدیم{1}} نمونه برداری شده است. برخی قبلاً به ارسال‌های دسته‌ای کوچک-دست یافته‌اند و پیشرفت اعتبارسنجی مشتری ما حرف اول را می‌زند.

سوم، تضمین ظرفیت تولید.با گسترش مستمر ظرفیت تولید SWCNT خود، می‌توانیم عرضه محصول در مقیاس دسته‌ای{0} پایدار را به مشتریان ارائه دهیم و برای صنعتی کردن باتری‌های-حالت جامد و باتری‌های سدیم{2} یونی، تضمین مواد را ارائه دهیم.

چهارم، پشتیبانی فنی برنامه.با توجه به نیازهای ویژه -باتری‌های حالت جامد و باتری‌های یون سدیم{1}}، ما پشتیبانی فنی جامعی-از فرآیندهای پراکندگی و بهینه‌سازی فرمولاسیون گرفته تا آزمایش سلولی ارائه می‌دهیم-به مشتریان کمک می‌کنیم تا سریعاً یکپارچه‌سازی مواد را کامل کنند.

در حال حاضر، محصولات CNT ما به طور گسترده در وسایل نقلیه انرژی جدید، ذخیره انرژی، لوازم الکترونیکی مصرفی و سایر زمینه ها استفاده می شود. از آنجایی که صنعتی شدن باتری‌های-حالت جامد و باتری‌های یون سدیم{2}}شتاب می‌یابد، ما مشتاقانه منتظر همکاری با مشتریان بیشتری برای پیشبرد استقرار- فناوری‌های باتری نسل بعدی هستیم.