1. Les "Diferències genètiques" entre els dos tipus de bateries
Tot i que tant les bateries d'estat sòlid-com les bateries d'ions-sodi estan en el punt de mira com a tecnologies de bateries de propera-generació, la seva lògica fonamental per requerir CNT és completament diferent.
L'objectiu de les bateries d'estat sòlid- és "més segur i de major energia" - substituir els electròlits líquids per electròlits d'estat-sòlid per resoldre fonamentalment el problema de la fuga tèrmica. Tanmateix, la compensació-és un contacte interfacial sòlid-sòlid pobre i una baixa eficiència de transport d'ions, que són els principals obstacles per a la industrialització de les bateries-sòlides.
L'objectiu de les bateries-d'ions de sodi és "més barat i sostenible" - Els recursos de sodi són abundants i el cost és molt inferior al del liti. La compensació-és que el radi iònic del sodi és un 34% més gran que el del liti, cosa que dificulta la intercalació i la desintercalació. A més, la conductivitat elèctrica intrínseca dels materials és feble, donant lloc a una densitat d'energia inherentment baixa.
Els diferents "gens" d'aquests dos tipus de bateries determinen els papers completament diferents que tenen els CNT en cadascun.
2. Bateries-sòlides: els SWCNT són un "material d'habilitació clau"
2.1 Tres colls d'ampolla principals de les bateries-d'estat sòlid
El trasllat de bateries-sòlides del laboratori a la producció en massa s'enfronta a tres reptes fonamentals:
| Coll d'ampolla | Manifestació específica |
|---|---|
| Alta impedància interfacial | Contacte insuficient entre l'electròlit sòlid i l'elèctrode; el transport d'ions es dificulta |
| Baixa eficiència de transport d'ions/electrons | Absència de humectació d'electròlits líquids; xarxa conductora incompleta |
| Poca estabilitat mecànica | Els canvis de volum durant la càrrega/descàrrega condueixen a la delaminació interfacial |
2.2 El valor únic dels SWCNT
La investigació de Shandong Tanfeng indica que els SWCNT poden abordar sistemàticament aquests tres colls d'ampolla:
Primer, construir una xarxa conductora tridimensional.Els SWCNT tenen una-nanoestructura unidimensional i característiques de transport d'electrons balístics, amb una conductivitat elèctrica 1000 vegades superior a la del coure. Amb només una petita addició, poden formar una xarxa conductora contínua tridimensional dins de l'elèctrode, millorant significativament la conductivitat electrònica de les bateries d'estat sòlid- i reduint la resistència interna.
En segon lloc, millorar el contacte interfacial.L'alta flexibilitat dels SWCNT els permet adaptar-se estretament als espais de micro{0}}escala entre l'elèctrode i l'electròlit, reduint les pèrdues de contacte i reduint de manera efectiva la impedància interfacial.
En tercer lloc, l'expansió del volum de memòria intermèdia.Els ànodes basats en silici-experimenten una expansió de volum de fins a un 300% durant la càrrega/descàrrega, cosa que pot provocar fàcilment la polverització de partícules i el col·lapse estructural. Els SWCNT poden formar una xarxa de suport flexible entre partícules de silici, actuant com a "nano-molles" per absorbir l'estrès, mantenir la integritat dels elèctrodes i millorar significativament la vida del cicle de la bateria.
2.3 Validació industrial: ja aplicada per Shandong Tanfeng
Les principals empreses nacionals que investiguen i desenvolupen bateries d'estat-sòlid/semi-sòlid- són clients de Shandong Tanfeng. L'empresa té una part determinada del subministrament de CNT en el camp de les bateries-sòlides i subministra productes relacionats a diversos fabricants de bateries-sòlides a l'estranger.
Conclusió clau:Per a les bateries d'estat sòlid-, els SWCNT són un "imprescindible-tenir", no un "-agradable-tenir".
3. Bateries-d'ions de sodi: els CNT són un "potenciador del rendiment"
3.1 El repte de la conductivitat de les bateries d'ions de sodi-
Els materials utilitzats a les bateries-d'ions de sodi tenen una conductivitat elèctrica inherentment feble i una baixa densitat d'energia. Per tant, requereixen millors additius conductors per adaptar-se en conseqüència, reduint l'ocupació d'espai, augmentant la densitat d'energia volumètrica i formant una xarxa conductora eficient.
La investigació acadèmica també ha confirmat l'important valor d'aplicació dels CNT a les bateries-d'ions de sodi. Els materials de carboni, amb la seva alta conductivitat elèctrica, diversitat estructural i baix cost, s'han estudiat àmpliament per utilitzar-los com a ànodes en bateries d'ions de sodi-. Els CNT, amb la seva gran superfície específica i un excel·lent rendiment electroquímic, han cridat una atenció important en el camp de les bateries d'ions de sodi-.
3.2 Requisits bàsics de les bateries-d'ions de sodi per a CNT
A diferència de les bateries d'estat sòlid-, els requisits de les bateries d'ions de sodi-per als CNT es reflecteixen principalment en els aspectes següents:
| Dimensió del requisit | Contingut específic |
|---|---|
| Construcció de xarxes conductores | Compensa la conductivitat elèctrica inherentment feble dels materials |
| Taxa de millora de la capacitat | Millora la cinètica d'intercalació/desintercalació d'ions sodi |
| Compensació de la densitat energètica | Aconsegueix una major capacitat en un espai limitat |
Els principals fabricants que actualment investiguen bateries d'ions-sòdics són clients de l'empresa, i alguns clients ja han utilitzat els productes SWCNT de l'empresa en els seus programes d'R+D de bateries de sodi.
Això vol dir que fins i tot per a la ruta de la bateria d'ions de sodi de "baix-cost"-, les solucions-de gamma alta també requereixen SWCNT d'alt-rendiment per donar-los suport.
4. Comparació d'ús: intensitat de demanda de CNT en diferents sistemes
Els dos escenaris d'aplicació dels ànodes de carboni de silici-i els càtodes ternaris d'alt-níquel tenen requisits de rendiment més elevats i, per tant, requereixen majors quantitats de CNT.
La lògica d'aquesta avaluació és clara:
Bateries-sòlidesimpliquen problemes complexos com ara interfícies sòlides-sòlides i expansió de volum, donant lloc a la major intensitat de demanda de CNT (especialment SWCNT).
Bateries-d'ions de sodi, tot i que requereixen CNT per millorar la conductivitat, tenen requisits generals de rendiment que són menys estrictes que els dels ànodes de carboni de silici-i els càtodes ternaris d'alt-níquel i, per tant, requereixen quantitats relativament més petites.
Des d'una perspectiva de full de ruta tecnològica i basant-se en les característiques fonamentals dels materials, les rutes tecnològiques amb requisits d'alt rendiment, com ara les bateries d'estat sòlid-, tindran una demanda més forta de productes SWCNT.
5. Guia de selecció: una taula per entendre la vostra elecció
| Tipus de bateria | Repte central | Paper de les CNT | Tipus recomanat | Tendència d'ús |
|---|---|---|---|---|
| Estat-sòlid | Impedància interfacial alta, contacte sòlid-deficient | Construeix una xarxa conductora, ampliació del volum de memòria intermèdia, millora la interfície | Principalment SWCNT | Alta demanda, en constant creixement |
| Estat semi-sòlid- | Estabilitat interfacial | Igual que l'estat sòlid-, amb requisits lleugerament inferiors | Híbrid SWCNT + MWCNT | Demanda relativament alta |
| Ió-sodi | Conductivitat feble, baixa densitat d'energia | Millorar l'eficiència de la xarxa conductora | Principalment SWCNT (per a-gama alta) | Moderat, creixent amb la industrialització |
| Ió-de liti convencional | Substitució d'additius conductors | Substituïu el negre de carboni, milloreu la capacitat de velocitat | Principalment MWCNT | Creixement constant |
Resum en una frase:
Bateries-sòlides:Els SWCNT són essencials, amb un ús elevat i una gran demanda.
Bateries-d'ions de sodi:Els CNT (especialment els SWCNT) són necessaris per millorar el rendiment, però la quantitat necessària és relativament menor.
6. Avantatges de Shandong Tanfeng
Com a fabricant professional de CNT, la nostra disposició general en els camps de la bateria d'estat sòlid-i la bateria d'ions de sodi-ofereix els avantatges següents:
En primer lloc, una cobertura completa de la línia de productes.Subministrem productes SWCNT i MWCNT, satisfent les necessitats de diferents rutes tecnològiques, com ara bateries d'estat sòlid-, bateries d'estat semi-sòlid- i bateries d'ions-sòdi.
En segon lloc, liderar la validació de la industrialització.Els nostres productes SWCNT s'han mostrat a diverses empreses líders de bateries-sòlides i bateries-de sodi. Alguns ja han aconseguit enviaments-per lots petits, i el nostre progrés en la validació del client està al capdavant.
En tercer lloc, la garantia de la capacitat de producció.Amb l'expansió contínua de la nostra capacitat de producció de SWCNT, podem oferir als clients un subministrament estable de productes a escala-per lots, oferint una garantia material per a la industrialització de bateries d'estat sòlid-i bateries d'ions-de sodi.
En quart lloc, el suport tècnic de l'aplicació.Atenent les necessitats especials de les bateries-d'estat sòlid i les bateries-d'ions de sodi, oferim un suport tècnic complet-des dels processos de dispersió i l'optimització de la formulació fins a les proves de cèl·lules-ajudant els clients a completar ràpidament la integració del material.
Actualment, els nostres productes CNT s'utilitzen àmpliament en vehicles d'energia nova, emmagatzematge d'energia, electrònica de consum i altres camps. A mesura que s'accelera la industrialització de les bateries d'estat sòlid-i les bateries d'ions-sòdi, esperem col·laborar amb més clients per avançar en el desplegament de les tecnologies de bateries de-la propera generació.