TUBALL單壁碳納米管助力鋰電池實(shí)現(xiàn)350Wh/kg能量密度

目前，OCSiAl（奧科希艾爾）的TUBALL單壁碳納米管產(chǎn)能為80噸/年，占全球單壁碳納米管市場(chǎng)的95％以上，該產(chǎn)能滿(mǎn)足100+GWH以上的鋰離子電池的導(dǎo)電劑需求。

電動(dòng)汽車(chē)沒(méi)有完全替代燃油汽車(chē)的主要原因在于電池的效率、價(jià)格、充電時(shí)間和續(xù)航里程上仍落后于燃油汽車(chē)。單壁碳納米管(SWCNT)助力鋰離子電池性能提升，OCSiAl作為全球95%的單壁碳納米管領(lǐng)導(dǎo)廠(chǎng)商，為鋰離子電池正負(fù)極提供有效和經(jīng)濟(jì)可行的解決方案。

OCSiAl的TUBALL單壁碳納米管在正極應(yīng)用中助力提升電池能量密度、安全性、放電功率和極片附著力。負(fù)極應(yīng)用中，單壁碳納米管可能實(shí)現(xiàn)最高達(dá)90%的高含量硅，助力實(shí)現(xiàn)能量密度350Wh/kg。

01

TUBALL單壁碳納米管在負(fù)極應(yīng)用

助力實(shí)現(xiàn)350 Wh/kg能量密度

由于硅可以存儲(chǔ)比石墨多9倍的鋰而日益被鋰離子電池廠(chǎng)商重視，但硅的根本性膨脹問(wèn)題仍未解決。主要問(wèn)題—硅膨脹。

納米硅碳在充放電過(guò)程中硅的體積膨脹可高達(dá)400%，不斷的收縮膨脹會(huì)造成硅負(fù)極材料產(chǎn)生裂紋直至粉化，破壞電極材料和集流體的接觸性，使得活性材料從極片上脫離，引起電池容量的快速衰減，同時(shí)形成不穩(wěn)定的SEI膜，硅的導(dǎo)電性較差，在高倍率充放電的條件下不利于電池能量的有效釋放。

TUBALL單壁碳納米管-解決硅問(wèn)題的關(guān)鍵

TUBALL 單壁碳納米管解決了硅負(fù)極的關(guān)鍵和根本性問(wèn)題。由于其無(wú)與倫比的導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、高柔性、高長(zhǎng)徑比，以及在加入低劑量的情況下即可在材料內(nèi)部形成發(fā)達(dá)網(wǎng)絡(luò)的能力，TUBALL單壁碳納米管在引入硅負(fù)極后可覆蓋硅顆粒表面并在硅顆粒之間建立高度導(dǎo)電和持久的連接。

硅顆粒之間建立的連接非常緊密、長(zhǎng)久、導(dǎo)電且牢固，即使發(fā)生硅負(fù)極顆粒體積膨脹并開(kāi)始出現(xiàn)裂縫時(shí)，這些顆粒仍可通過(guò)TUBALL單壁碳納米管保持良好連接。由此可以防止負(fù)極材料破裂，在此情況下硅負(fù)極具有完美的循環(huán)壽命，足以滿(mǎn)足最嚴(yán)格的電動(dòng)汽車(chē)制造商的要求。目前，TUBALL是解決硅負(fù)極的關(guān)鍵問(wèn)題的有效解決方案。

循環(huán)性能-提升四倍

TUBALL 單壁碳納米管網(wǎng)絡(luò)解決了硅基負(fù)極的關(guān)鍵問(wèn)題，并顯著延長(zhǎng)了負(fù)極的循環(huán)壽命。只有添加TUBALL單壁碳納米管，高硅含量的電池才能滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)/電子行業(yè)對(duì)循環(huán)壽命的要求。

電池循環(huán)性能測(cè)試結(jié)果，TUBALL 單壁碳納米管, 碳纖維, 多壁碳納米管性能對(duì)比

添加TUBALL單壁碳納米管，可使用更高含量的SiOx助力實(shí)現(xiàn)350 Wh/kg

目前，行業(yè)領(lǐng)先的鋰離子制造商已經(jīng)認(rèn)可，通過(guò)添加TUBALL單壁碳納米管可生產(chǎn)內(nèi)含20％SiO的負(fù)極，電池能量密度可高達(dá)300Wh/kg和800 Wh/l，同時(shí)，實(shí)現(xiàn)電池快速充電。與市場(chǎng)上優(yōu)質(zhì)的鋰離子電池相比，含單壁碳納米管的電池續(xù)航里程可提升15％以上。

2020年，天津力神電池股份有限公司在導(dǎo)電劑應(yīng)用研究中的“道”與“術(shù)”中指出：對(duì)比于其它導(dǎo)電劑，單壁碳納米管可以顯著提升硅負(fù)極的循環(huán)壽命。

OCSiAl研發(fā)結(jié)果表明，添加單壁碳納米管后可以將負(fù)極中的SiOX含量提高到90％，助力實(shí)現(xiàn)能量密度350Wh/kg。

江西星盈科技有限公司研究院常務(wù)副院長(zhǎng)在新型導(dǎo)電劑在鋰離子電池的應(yīng)用報(bào)告中對(duì)比單壁碳納米管和多壁碳納米管在硅碳負(fù)極中的性能：

單壁碳納米管具有更大的長(zhǎng)徑比，在電池應(yīng)用中具有更低的阻抗，表現(xiàn)出優(yōu)異的倍率性能。

極片有著更好的柔韌性和機(jī)械穩(wěn)定性，在反復(fù)脫嵌鋰膨脹過(guò)程中能保持良好的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。

02

TUBALL單壁碳納米管在正極應(yīng)用

助力提升能量密度和安全性能

TUBALL單壁碳納米管應(yīng)用于鋰離子電池正極，可顯著改善極片附著力、鋰電池的放電功率、能量密度、以及安全性。

（1）實(shí)現(xiàn)更高能量密度

低于0.1％的TUBALL單壁碳納米管添加量即可提供更高的能量密度，比作為導(dǎo)電添加劑的多壁碳納米管或炭黑添加量低10-60倍。在目前電動(dòng)汽車(chē)電池包中，僅100 g的TUBALL單壁碳納米管就可代替5 kg的導(dǎo)電炭黑。

（2）安全性能

作為可用于鋰電池配方中的導(dǎo)電材料，添加少量的TUBALL單壁碳納米管可以降低電池內(nèi)阻（DCR)。即使在多個(gè)電池充放電循環(huán)和電池存儲(chǔ)周期之后，仍可在正極材料內(nèi)保持穩(wěn)定的TUBALL單壁碳納米管網(wǎng)絡(luò)，從而使高溫存儲(chǔ)和循環(huán)后內(nèi)阻也保持在較低水平。電池內(nèi)阻越低，則積聚的溫度就越低；最終，電池著火的風(fēng)險(xiǎn)就越小。這是TUBALL單壁碳納米管帶來(lái)的重要的安全益處。

（3）提高放電倍率

與其他導(dǎo)電助劑相比，單壁碳納米管具有優(yōu)異的導(dǎo)電性，因此通過(guò)在正極中使用TUBALL，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)快速放電和高電池容量。

（4）提升極片附著力

單壁碳納米管網(wǎng)絡(luò)將正極材料顆粒連在一起，從而提高了顆粒之間的連接強(qiáng)度，提高極片附著力。

03

單壁碳納米管分散液- TUBALL BATT

TUBALL BATT H2O

硅負(fù)極優(yōu)秀伴侶

超細(xì)TUBALL單壁碳納米管在水中的分散體，助力高能量密度硅碳負(fù)極。

特性：

0.4％TUBALL，CMC或其他粘合劑

與大多數(shù)現(xiàn)有的硅氧或硅碳負(fù)極配方兼容

低雜質(zhì)含量

簡(jiǎn)單、易于使用，高效：領(lǐng)先的鋰離子電池制造商認(rèn)可

核心優(yōu)勢(shì)：

（1）改善硅基負(fù)極衰退

添加TUBALL BATT H2O在20％硅氧或硅碳負(fù)極（最高600mAh/g）可實(shí)現(xiàn)目前電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)要求的循環(huán)壽命。

（2）提高能量密度

使用TUBALL單壁碳納米管的硅負(fù)極，能量密度可提高至300Wh/kg和800Wh/l。

（3）實(shí)現(xiàn)快充性能

使用TUBALL單壁碳納米管，可提高硅含量，實(shí)現(xiàn)高達(dá)4C的充電。

（4）符合目前電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)要求的循環(huán)壽命

添加TUBALL單壁碳納米管的硅基負(fù)極的鋰離子電池在1500次循環(huán)后，仍可保持80％以上的容量。

TUBALL BATT NMP

超細(xì)TUBALL單壁碳納米管在NMP中的分散體，應(yīng)用于高能量密度正極。無(wú)與倫比的TUBALL電導(dǎo)率提高了電池安全性和能量密度，性?xún)r(jià)比高，高品質(zhì)分散液。

特性：

專(zhuān)為正極優(yōu)化的分散液

固含量達(dá)80％以上

鐵雜質(zhì)含量低

PVDF牌號(hào)可選

易于使用

優(yōu)點(diǎn)：

（1）提高能量密度

得益于低10倍至60倍的導(dǎo)電添加劑的添加量，干電極中的活性物質(zhì)含量最高可達(dá)98.8％。

（2）提高安全性能

電池電阻（DCR）降低兩倍，提高安全性能。

（3）提高的放電功率

高倍率放電時(shí)增加50％以上。

（4）改善附著力

由于正極顆粒之間的結(jié)合強(qiáng)度，附著力提高兩倍。

04

OCSiAl 品質(zhì)管控和技術(shù)支持

OCSiAl高度重視單壁碳納米管產(chǎn)品的質(zhì)量、穩(wěn)定性和純度。TUBALL BATT是在符合ISO7/ISO8標(biāo)準(zhǔn)的潔凈室中生產(chǎn)的，該過(guò)程是由高度可靠和穩(wěn)定的生產(chǎn)技術(shù)控制，排除了產(chǎn)品中出現(xiàn)金屬雜質(zhì)的可能性。每批產(chǎn)品都經(jīng)過(guò)多達(dá)20個(gè)控制設(shè)備項(xiàng)目的測(cè)試。

OCSiAl已確認(rèn)其符合IATF 16949和VDA 6.3(兩個(gè)汽車(chē)行業(yè)的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，確保滿(mǎn)足生產(chǎn)和控制系統(tǒng)的高要求)，確保OCSiAl作為可靠的單壁碳納米管解決方案供應(yīng)商的地位，其質(zhì)量管理體系符合汽車(chē)行業(yè)的嚴(yán)格要求。

此外，TUBALL單壁碳納米管分散液TUBALL BATT的質(zhì)量管控已獲得多家國(guó)際知名鋰電公司的認(rèn)可。

OCSiAl（奧科希艾爾）建立了全球研發(fā)中心網(wǎng)絡(luò)-TUBALL中心-為客戶(hù)提供高質(zhì)量的技術(shù)支持和研發(fā)數(shù)據(jù)。TUBALL中心團(tuán)隊(duì)由業(yè)內(nèi)經(jīng)驗(yàn)豐富的單壁碳納米管開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的成員構(gòu)成，高研究標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)高效的技術(shù)支持。TUBALL上海中心專(zhuān)注于鋰離子電池應(yīng)用研究，開(kāi)發(fā)和測(cè)試基于單壁碳納米管的新產(chǎn)品。

05

關(guān)于OCSiAl和TUBALL單壁碳納米管

OCSiAl（奧科希艾爾）是擁有可擴(kuò)展技術(shù)工業(yè)化合成單壁碳納米管的公司，其單壁碳納米管的商標(biāo)名稱(chēng)為T(mén)UBALL。目前，OCSiAl（奧科希艾爾）的TUBALL單壁碳納米管產(chǎn)能為80噸/年，占全球單壁碳納米管市場(chǎng)的95％以上，該產(chǎn)能滿(mǎn)足100+GWH以上的鋰離子電池的導(dǎo)電劑需求。

TUBALL單壁碳納米管特點(diǎn)就是細(xì)，管徑1.6nm，管長(zhǎng)大于5um，具有極高的長(zhǎng)徑比，可達(dá)到3000。此外，比表面積高可達(dá)到900cm2/g。Raman是評(píng)價(jià)單壁碳納米管結(jié)構(gòu)的有效的方式，在拉曼光譜下查看單壁碳納米管的G/D比。TUBALL單壁碳納米管的G/D比為90，是市面上G/D比最高的，也就意味著導(dǎo)電性能最好。單壁碳納米管的這些獨(dú)特性能使其在低添加量時(shí)，能在材料內(nèi)部性能增強(qiáng)導(dǎo)電三維網(wǎng)絡(luò)。

TUBALL BATT中國(guó)本地化生產(chǎn)

OCSiAl的單壁碳納米管產(chǎn)品僅通過(guò)官方授權(quán)合作伙伴上海海逸科貿(mào)有限公司和沈陽(yáng)伊斯特化學(xué)科技有限公司進(jìn)行銷(xiāo)售，兩家合作伙伴通過(guò)OCSiAl的質(zhì)量審核并已正式本地化生產(chǎn)TUBALL BATT分散液，并通過(guò)了多家知名電池企業(yè)的品質(zhì)審核。官方授權(quán)渠道從品質(zhì)保障、供應(yīng)產(chǎn)能、技術(shù)支持，到售后服務(wù)方面都有著絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)。

原文標(biāo)題：【浩能科技?電池專(zhuān)欄】單壁碳納米管“助攻”鋰電池邁向350Wh/kg

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