La sospensione di nanotubi di carbonio è un materiale funzionale realizzato mescolando nanotubi di carbonio con disperdenti, solventi, ecc. Attraverso un processo speciale. Con l'eccellente conduttività dei nanotubi di carbonio, svolge un ruolo insostituibile in nuove energie, elettronica e altri campi, in particolare nel settore delle batterie di energia, ed è diventato uno dei materiali chiave per migliorare le prestazioni della batteria.
1. Composizione e caratteristiche della sospensione di nanotubi di carbonio
La sospensione di nanotubi di carbonio è composta principalmente da nanotubi di carbonio, disperdenti e solventi. Tra questi, i nanotubi di carbonio sono i componenti funzionali principali. I nanotubi di carbonio a più pareti prodotti dal cracking catalitico sono per lo più prodotti. Il loro diametro è generalmente 20-100 nm, con un elemento elevato, che può formare una rete conduttiva efficiente nella sospensione. Il ruolo del disperdente è impedire l'agglomerazione dei nanotubi di carbonio. Quelli comuni includono carbossimetil cellulosa di sodio e polietilenglicole. Il tipo appropriato può essere selezionato in base allo scenario dell'applicazione. I solventi sono principalmente acqua o N-metilpirrolidone (NMP). I fanghi a base d'acqua sono più rispettosi dell'ambiente e i fanghi a base di NMP sono più compatibili in alcuni sistemi di batterie.
Processo di produzione di sospensione di nanotubi di carbonio
Il processo di produzione della sospensione di nanotubi di carbonio include principalmente tre collegamenti: pretrattamento, dispersione e modulazione del nanotubo di carbonio.
Pretrattamento di nanotubi di carbonio: in primo luogo, i nanotubi di carbonio originali vengono purificati e tagliati per rimuovere le impurità e nanotubi di carbonio sovraono per migliorare le prestazioni della sospensione. La purificazione di solito adotta lisciviazione acida e tagliata mediante macinazione meccanica o schiacciamento ad ultrasuoni.
Dispersione: i nanotubi di carbonio pretrattati, il disperdente e il solvente vengono aggiunti all'apparecchiatura di dispersione (come mulino a sabbia, mulino a sfera o omogeneizzatore ad alta pressione) in una certa proporzione e i nanotubi di carbonio sono uniformemente dispersi nel solvente dalla forza meccanica o dall'azione ultrasutica per formare un'azione preliminare di dispersione. Questo passaggio è la chiave per garantire la qualità del liquame e l'effetto di dispersione influisce direttamente sulla formazione della rete conduttiva.
Modulazione: in base ai diversi requisiti dell'applicazione, la sospensione dispersa è modulata per regolare i parametri come il contenuto solido e la viscosità per soddisfare i requisiti dei successivi processi di produzione. Dopo il completamento della modulazione, le impurità di particelle di grandi dimensioni vengono rimosse mediante filtrazione per ottenere un prodotto di liquame a nanotubo di carbonio qualificato.
Iii. Principali campi di applicazione della sospensione di nanotubi di carbonio
Power Battery Field
L'aggiunta di liquami di nanotubi di carbonio ai materiali di elettrodi positivi e negativi delle batterie di alimentazione può migliorare significativamente la conduttività degli elettrodi. Rispetto ai tradizionali agenti conduttivi (come il nero di carbonio), la sospensione di nanotubi di carbonio può formare una rete conduttiva più efficace con un importo di addizione inferiore (di solito 0. 5%-2%), ridurre la resistenza interna della batteria e migliorare la carica della batteria e l'efficienza di scarica e le prestazioni della velocità. Allo stesso tempo, può anche migliorare la durata del ciclo della batteria, in modo che la batteria di alimentazione possa comunque mantenere buone prestazioni dopo più carica e scarico. Al momento, le compagnie di batterie di potenza tradizionale come Catl e BYD usano ampiamente la sospensione di nanotubi di carbonio nei loro prodotti.
Campo batteria di accumulo di energia
Con il rapido sviluppo del settore dello stoccaggio energetico, anche i requisiti di prestazione per le batterie di accumulo di energia sono in costante aumento. La sospensione del nanotubo di carbonio può anche svolgere un ruolo importante nelle batterie di accumulo di energia, che può migliorare la densità di energia e la densità di alimentazione della batteria e soddisfare i requisiti delle prestazioni della batteria per lo stoccaggio di energia su larga scala.
Altri campi
Nei supercondensatori, la sospensione di nanotubi di carbonio può essere utilizzata come additivo conduttivo per i materiali degli elettrodi per migliorare la capacità specifica e la stabilità del ciclo dei supercondensatori. Inoltre, la sospensione di nanotubi di carbonio ha anche un certo potenziale di applicazione nei campi di rivestimenti conduttivi, materiali antiamatici, ecc.