溧泉科技團(tuán)隊(duì)基于多年積累的Powder to Film干法技術(shù)以及導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)、粉料分散增強(qiáng)技術(shù)于2024年第二季度成功開發(fā)出世界首創(chuàng)的可用于新能源電池干法電極工藝的碳納米管制備技術(shù)及產(chǎn)品。
左：傳統(tǒng)碳納米管(聚集、不易分散，需制成漿料使用)
右：高分散碳納米管(蓬松、易分散，可直接與活性物質(zhì)混合)
碳納米管又稱巴基管，英文簡稱CNT，是由單層或多層的石墨烯層圍繞中心軸按一定的螺旋角卷曲而成一維量子材料。
CNT具有突出的多方面性能：
1)力學(xué)性能：具有極高的彈性和韌性，楊氏模量是鋼的近6倍、抗拉強(qiáng)度是鋼的100倍，也是目前自然界中比強(qiáng)度最高的材料 。
2)電學(xué)性能：導(dǎo)電性顯著優(yōu)于石墨烯、炭黑等材料。
3)導(dǎo)熱性能：極高的導(dǎo)熱率，室溫下導(dǎo)熱率是金剛石的2倍。 軸向?qū)嵝阅軆?yōu)、徑向?qū)彷^差，可合成各向異性的導(dǎo)熱材料。
4)化學(xué)穩(wěn)定性：具有耐酸性、耐堿性，在高分子復(fù)合材料中添加CNT可以提高材料本身 的阻酸抗氧化性能。
5)嵌鋰性能優(yōu)異：CNT的中空管腔、管與管之間的間隙、管壁中層與層之間的空隙及管結(jié)構(gòu)中的各種缺陷，為鋰離子提供了豐富的 存儲空間和運(yùn)輸通道。
由于CNT粉體直接實(shí)際應(yīng)用效果不好，所以電池企業(yè)使用CNT的傳統(tǒng)方式是將CNT粉料制成CNT漿料。而由于CNT之間較強(qiáng)的范德華力和高長徑比，容易形成大的管束，并且納米尺寸效應(yīng)的存在，使得團(tuán)聚效應(yīng)更為顯著。常見的分散方法包括研磨、高能球磨、添加表面活性劑等。實(shí)際生產(chǎn)中 ，常采用PVP等表面活性劑作為分散劑，NMP作為分散介質(zhì)，使用砂磨機(jī)進(jìn)行分散。而不同組分和不同含量的分散劑所得到的效果存在顯著差異。
與二次電池使用液體溶劑的傳統(tǒng)濕法工藝相比，干法工藝因其不含有毒物質(zhì)和碳的排放量較低而在工業(yè)環(huán)境中受到青睞。但CNT粉料的團(tuán)聚對干法工藝來說尤其成問題。
為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，由薛龍均(Mr. Logan Xue)先生領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)在多年的干法電極技術(shù)開發(fā)過程中，積累了豐富的工程化粉末深度混合技術(shù)和導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建技術(shù)，在系統(tǒng)比較了國內(nèi)外多種基礎(chǔ)CNT粉料制造工藝基礎(chǔ)上，創(chuàng)新工程化開發(fā)應(yīng)用了一種專有CNT制造分散技術(shù)，成功控制了小束CNT保持分散的粉末形式，最大限度地減少團(tuán)聚，這項(xiàng)創(chuàng)新使CNT粉料能夠與其他材料形成有效的電連接而大幅降低了團(tuán)聚，高分散CNT粉料既有優(yōu)異的導(dǎo)電性能，又在同相中(固相)均勻分散(同相分散性跟導(dǎo)電炭黑接近，同時(shí)在正極材料中也能均勻分散并形成了良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò))使其成為下一代二次電池的潛在高性能導(dǎo)電材料。
公司產(chǎn)品已經(jīng)于2024年8月份通過第三方機(jī)構(gòu)的測試。該產(chǎn)品不僅可以應(yīng)用于新一代的干法電極產(chǎn)品(內(nèi)部產(chǎn)品型號LQ302)，在干法工藝中與其他材料輕松分散;同時(shí)在傳統(tǒng)的三元、磷酸鐵鋰電極漿料中直接添加此款高分散CNT粉料后的電池性能更加優(yōu)越，可以直接替代現(xiàn)有的CNT漿料方案(內(nèi)部產(chǎn)品型號LQ301)，經(jīng)測試，使用即用型CNT粉料比使用CNT漿料的電池能量密度提高了7%左右，電池循環(huán)次數(shù)提高了30%左右。
目前溧泉科技該款產(chǎn)品已經(jīng)通過部分國內(nèi)外知名電池企業(yè)的樣品認(rèn)證，現(xiàn)已開啟規(guī)模化客戶驗(yàn)證。
干法工藝在節(jié)省成本、低碳足跡和提高電極質(zhì)量方面都具有優(yōu)勢，在ASSB中的潛在應(yīng)用以及LiB中預(yù)鋰化等其他工藝使其更具前景。通過消除NMP，在干法電極中100%不適用NMP，在CNT應(yīng)用中100%不使用NMP，不僅要滿足現(xiàn)行法規(guī)的要求，還要預(yù)測行業(yè)未來的需求，確保我們的客戶保持高競爭力的同時(shí)又可以很好的承擔(dān)環(huán)保低碳的社會(huì)責(zé)任。
溧泉科技是國內(nèi)領(lǐng)先的專注于新能源干法技術(shù)生態(tài)鏈建設(shè)以及干法產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)、銷售的創(chuàng)新型企業(yè)，致力于打造核心材料制備/核心裝備開發(fā)/關(guān)鍵工藝(Know-How)/產(chǎn)品智能制造的新生態(tài)格局，實(shí)現(xiàn)“綠色制造”;采用干法技術(shù)是下一代鋰離子電池、金屬鋰電池、混合固態(tài)電解質(zhì)電池、全固態(tài)電池、鈉離子電池和燃料電池產(chǎn)業(yè)化的最優(yōu)材料解決方案之一。
