1. Pourquoi les batteries au lithium ont-elles besoin d’additifs conducteurs ?
Les additifs conducteurs sont « l'autoroute électronique » des électrodes des batteries au lithium, responsables de la conduction rapide des électrons générés par les matériaux actifs vers le collecteur de courant, déterminant directement la résistance interne de la batterie, sa capacité de débit et sa durée de vie.
Les matériaux cathodiques des batteries au lithium (tels que le phosphate de fer lithium et les matériaux ternaires) ont une faible conductivité intrinsèque, des additifs conducteurs doivent donc être ajoutés pour construire un réseau de transport d'électrons efficace.
La sélection et l’état de dispersion des additifs conducteurs affectent directement trois indicateurs clés :
Résistance interne de la batterie :Réseau conducteur incomplet → résistance interne accrue → génération de chaleur accrue
Capacité de taux :Efficacité insuffisante des additifs conducteurs → performances de capacité limitées lors d'une décharge à courant -élevé
Durée de vie :La capacité du réseau conducteur à maintenir la stabilité lors des changements de volume en charge et en décharge
2. Nanotubes de carbone par rapport au noir de carbone : trois avantages fondamentaux
Les nanotubes de carbone sont largement supérieurs au noir de carbone en termes de structure conductrice, de quantité ajoutée et de stabilité du cycle-à long terme. La principale différence réside dans la « conduction linéaire » par rapport au « contact ponctuel ».
2.1 Structure conductrice : contact ponctuel ou contact linéaire
Le noir de carbone existe sous forme de particules à chaîne/perles ramifiées-tridimensionnelles-, avec des chemins conducteurs formés par un chevauchement de « contact ponctuel » entre les particules. Le problème avec cette structure est qu'une fois que l'électrode subit des changements de volume pendant la charge et la décharge, les contacts ponctuels peuvent facilement « se briser », détruisant le réseau conducteur.
Les nanotubes de carbone ont une structure tubulaire unidimensionnelle-avec un rapport d'aspect ultra-élevé, leur permettant de « pénétrer » à l'intérieur de l'électrode pour former un chemin de transport d'électrons continu et complet. Cela équivaut à poser une « autoroute électronique » dans l’électrode, non affectée par le déplacement des particules.
Comparaison des structures du noir de carbone conducteur, des nanotubes de carbone et du graphène comme trois principaux additifs conducteurs :
| Dimension de comparaison | Noir de carbone conducteur | Nanotubes de carbone (NTC) | Graphène |
|---|---|---|---|
| Structure conductrice | -chaîne ramifiée tridimensionnelle/point de contact | Conduction de ligne unidimensionnelle-à longue portée- | Conduction planaire bidimensionnelle |
| Capacité conductrice | Bien | Excellent | Niveau supérieur- |
| Montant d'addition optimal | 0.5%-3% | 0.2%-1% | 0.1%-0.5% |
| Capacité de traitement des électrodes | Revêtement lisse | Viscosité légèrement élevée | Facile à agglomérer |
| Positionnement de base | Couche de base générale | Taux élevé, cycle long | Conductivité ultime |
2.2 Quantité ajoutée : un-tiers de la dose pour de meilleurs résultats
La quantité ajoutée de pâte conductrice CNT n'est que de 0,5 à 1 %. Lorsqu'on utilise du noir de carbone conducteur seul, la quantité d'addition conventionnelle est de 2 à 3 %.
Cela signifie : l'utilisation d'une partie de CNT peut remplacer 2-3 parties de noir de carbone, économisant ainsi l'espace occupé par l'additif conducteur et permettant de remplir davantage de matériau actif dans l'électrode, améliorant directement la densité énergétique de la batterie.
2.3 Cyclisme et sécurité : durée de vie de la batterie plus longue, fonctionnement plus sûr
Une étude a comparé les performances des CNT et du Super P dans les batteries au lithium fer phosphate :
| Indicateur de performance | Formulation Super P | Formulation de NTC |
|---|---|---|
| Température de surface de la batterie à une décharge de 10 °C | 68 degrés | 49 degrés (réduit de 19 degrés) |
| Dosage d'additif conducteur | Référence | Seulement 1/3 |
| Cyclisme à haute-température à 45 degrés | Référence | Plus excellent |
La formulation CNT utilise seulement 1/3 de l'additif conducteur, tout en atteignant une température de surface de la batterie plus basse et de meilleures performances de cycle -à haute température -, ce qui signifie des batteries plus sûres et-durées de vie plus longues.
3. Nouveau matériau Shandong Tanfeng : un fournisseur-de haute qualité de pâte conductrice CNT
La pâte conductrice de nanotubes de carbone série FB121 de Shandong Tanfeng New Material est d'excellente qualité, avec des impuretés de Fe inférieures ou égales à 30 ppm. Une quantité supplémentaire de seulement 0,5 à 1 % est nécessaire pour améliorer considérablement les performances de la batterie.
Shandong Tanfeng New Material Technology Co., Ltd. fournit des produits en pâte conductrice à base de nanotubes de carbone de haute -qualité. Les principaux paramètres de la série de produits principaux FB121 sont les suivants :
| Paramètre | Spécification de la série FB121 |
|---|---|
| Apparence | Pâte noire |
| Contenu solide | 6.0±0.20% |
| Contenu CNT | 5.0±0.15% |
| Contenu dispersant | 1.0±0.05% |
| Viscosité de la pâte | Inférieur ou égal à 3000 mPa·s |
| Teneur en humidité | Inférieur ou égal à 1000 ppm |
| Impureté Fe | Inférieur ou égal à 30 ppm |
| Cr/Ni/Cu/Zn/Co | Chaque Inférieur ou égal à 5 ppm |
Principaux avantages :
Haute pureté :Impuretés Fe contrôlées en dessous de 30 ppm, nettement mieux que les niveaux de l'industrie
Dispersion stable :Utilise un procédé de dispersion unique, stable pendant plus de 3 mois
Prêt à l'emploi :Disponible dans les systèmes à base de NMP-et à base d'eau-pour le confort du client
Large application :Sert les batteries d'alimentation des véhicules à énergie nouvelle, les batteries de stockage d'énergie et d'autres domaines
Avec une teneur en CNT de 5 %, les clients peuvent ajouter directement 0,5 %-1 % pour obtenir des résultats conducteurs hautes performances.
Résumé en une-phrase :Le principal avantage des nanotubes de carbone par rapport au noir de carbone est de « faire plus avec moins » - en réduisant la quantité ajoutée de 3 % à 0,5 %, tout en obtenant une résistance interne de la batterie plus faible, un cycle de température élevée-plus stable et une augmentation de température plus faible pendant la décharge. La pâte conductrice de la série FB121 de Shandong Tanfeng New Material fournit l'assurance de matières premières de haute qualité-pour cette solution conductrice de « synergie de lignes ponctuelles ».