Pourquoi les additifs conducteurs augmentent la demande de liant et réduisent la fraction de matière active

Problem

La fraction conductrice ne peut être optimisée indépendamment du liant et du dispersant. Une voie à faible teneur en carbone peut nécessiter un liant ou un auxiliaire de fabrication supplémentaire ; une voie à plus forte teneur en carbone peut offrir une fenêtre de revêtement plus large. La décision pertinente est le contenu totalement inactif dans une électrode acceptée.

La fraction active déclarée est ambiguë à moins que la masse ou le volume humide ou sec, le solvant retenu, le poids du revêtement, l'épaisseur et la densité ne soient déclarés. Les formulations doivent être comparées sur la même base fonctionnelle et de fabrication.

Mécanisme

Les agrégats fins, les faisceaux de nanotubes et les plaquettes ajoutent une structure de surface et interparticulaire qui doit être mouillée et stabilisée. Ils peuvent s'associer au liant, piéger le liquide, former un réseau de boues productifs et créer des interfaces sèches qui ont besoin de cohésion par séchage et calandrage.

Une plus grande quantité de liant peut améliorer l'adhésion et réduire la poussière, la fissuration ou le délaminage, tout en occupant les zones de contact ou les pores, modifier la migration pendant le séchage, réduire la fraction active et modifier le mouillage de l'électrolyte. Trop peu de liant peut donner une résistance initiale favorable tout en laissant des traces mécaniques faibles qui échouent lors du calandrage ou du cyclage.

Une viscosité élevée ne prouve pas l’adsorption du liant. Une mauvaise dispersion, une connectivité carbone, une interaction matière active, une perte de solvant, une température et un historique de cisaillement peuvent produire le même signal.

Tradeoff

La réduction de la masse conductrice-additif ne garantit pas une masse ou un volume total inactif inférieur. La réduction du liant peut améliorer la fraction active nominale tout en réduisant la marge de revêtement, d’adhérence et de cyclage. L'augmentation des solides peut améliorer le débit mais intensifier les contraintes de viscosité, de mélange et d'uniformité.

Classez uniquement les formulations qui franchissent les portes électriques, mécaniques, ioniques, de revêtement et de production avec une charge de masse, une densité et une porosité correspondantes.

Material Strategy

Utilisez le noir de carbone conducteur comme référence particulaire. Comparez les nanotubes de carbone à parois multiples (MWCNT), les nanotubes de carbone à paroi unique (SWCNT) et les nanotubes de carbone à quelques parois (FWCNT) en fonction de la fraction combinée d'additif conducteur, de liant et de dispersant nécessaire aux solides cibles et à l'acceptation des électrodes traitées.

Information de qualification à confirmer auprès d’Aurexene Materials.

Recommended Architectures

Measurement & Validation

1. Définissez le budget de masse et de volume total des matières actives et inactives, les solides cibles, le poids du revêtement, l'épaisseur, la densité, la porosité et les portes électriques, mécaniques, ioniques et cycliques.
2. Créez une matrice contrôlée pour tous les niveaux d'additifs et de liants en fonction du solvant, du dispersant, de la matière active, de l'ordre d'ajout, de l'énergie de mélange, du temps, de la température et de l'âge de l'échantillon.
3. Mesurez les solides, la densité, la viscosité par rapport au cisaillement, le comportement à faible cisaillement ou à rendement, la récupération, la dérive de maintien, la filtration et la qualité du revêtement avec évaporation et pré-cisaillement contrôlés.
4. Après séchage et calandrage, enregistrez l'épaisseur, la charge massique, la densité, la porosité, les défauts, l'adhésion, la cohésion et les gradients représentatifs de carbone ou de liant là où la méthode les prend en charge.
5. Calculez la masse sèche complète et les fractions volumiques, puis comparez la résistance traitée, le mouillage, l'impédance et les cycles spécifiques à la chimie sur des bases d'électrodes et de cellules appariées avec des contrôles, des répétitions et des incertitudes.

PÉRIMÈTRE DE QUALIFICATION

Qualités et lots d'additifs de congélation, de liants, de matières actives, de solvants, de dispersants et d'électrolytes ; formes fournies et humidité; formulation complète humide et sèche ; ordre d'ajout et de mélange ; méthode de rhéologie et âge ; filtration et revêtement ; séchage et redistribution ; collecteur de courant; calandrage; chargement de masse, épaisseur, densité et porosité ; méthodes mécaniques et électriques à sec ; mouillage électrolytique; conception, formation et cycle cellulaires ; lots de production ; répète; incertitude; et les limites d'acceptation.

N'attribuez pas la demande de liant en fonction de la surface ou du nom de famille, n'interprètez pas la viscosité comme une adsorption sans contrôle, ne comparez pas la fraction active sans base déclarée ou ne réclamez pas une pénalité inactive inférieure tout en cachant un liant supplémentaire, un dispersant, une porosité ou un matériau de production rejeté.

Produits associés

• MWCNT
• SWCNT
• FWCNT
• Noir de carbone conducteur
• GNP
• CNTxGNP

Applications associées

• Battery Materials

Comparaisons associées

• Noir de carbone conducteur vs FWCNT vs MWCNT vs SWCNT
• MWCNT vs GNP

Downloads & Engineering Support

Les deux ressources restent soumises à approbation et ne peuvent pas établir la demande de liant, la fenêtre de suspension, le chargement inactif, la fraction active, l'adhésion, la résistance des électrodes, les performances électrochimiques, le cyclage ou la capacité de production.

• Demander une étude de contenu inactif et de fenêtre de classeur
• Discuter de la rhéologie, du revêtement et de la validation des électrodes
• Discutez de la teneur élevée en solides et de l'augmentation de l'échelle des revêtements

What to Validate

Le cadre de demande de liant est une orientation technique. Confirmez une exigence de liant, une fenêtre de solides, une réduction de charge inactive, un avantage de fraction active, une intégrité de revêtement, un avantage de résistance d'électrode, un avantage de cyclage ou une capacité de production jusqu'à ce que des preuves vérifiées spécifiques à la qualité, au lot, à la formulation, à l'électrode, au processus, à la géométrie, à la mécanique, à l'électrochimie, aux statistiques, au contrôle, à la méthode et à l'application soient disponibles.