Altıncı nesil düşük eklemeli karbon nanotüp iletken ajan teknolojisinde yeni atılım
Yaklaşık on yıllık bir tanıtımın ardından, lityum pil endüstrisinde karbon siyahı (veya grafit) yerine iletken bir ajan olarak karbon nanotüplerin kullanımı giderek daha popüler hale geldi. Güç bataryalarının yanı sıra karbon nanotüp iletken maddeler de dijital bataryalarda kullanılmaya başlandı. İlave karbon nanotüp iletken madde miktarı, geleneksel karbon siyahı iletken maddeye kıyasla büyük ölçüde azaltılır ve aynı zamanda, yapışkan miktarı, lityum iyon piller için kapsamlı faydalar sağlayan orijinalin yaklaşık% 50'sine düşürülebilir.
Gelişmiş Endüstriyel Araştırma Enstitüsü'nün (GGII) araştırma ve tahminine göre, küresel karbon nanotüp iletken madde bulamaç talebi önümüzdeki beş yıl içinde yıllık bileşik büyüme oranını% 40,8 oranında koruyacak ve talep 2023'te 190.600 tona ulaşacak.
2014-2022 (10.000 ton) arasında Çin'in karbon nanotüp iletken macun pazar büyüklüğünün analizi ve tahmini
(Veri kaynağı: Lityum Pil Gelişmiş Endüstri Araştırma Enstitüsü (GGII))
Yerli karbon nanotüp iletken ajan pazarı şu anda yılda 1 milyar yuan civarında.Pil endüstrisinin hızlı büyümesiyle, 2022 yılına kadar 4.5 milyar yuan iç pazara ulaşması bekleniyor. Ayrıca, karbon nanotüplerin diğer pil uygulama pazarı da giderek on milyarlarca dolarlık bir pazar haline gelecektir.
2014'ten 2022'ye kadar Çin'in karbon nanotüp iletken macun üretim değerinin analizi ve tahmini (100 milyon yuan)
(Veri kaynağı: Lityum Pil Gelişmiş Endüstri Araştırma Enstitüsü (GGII))
Akü iletken ajanlarına yönelik pazar talebinin sürekli büyümesinden yararlanarak, Bitterui, Defang Nano, Dow Technology gibi karbon nanotüp iletken ajan işinde yer alan birçok yerli borsaya kayıtlı şirket olmuştur. Zhongke Sanshun ve Zhenjiang Tiannai gibi halka arzları planlayan birçok ilgili şirket de var. Eskiden grafen yapan birçok şirket, karbon nanotüp endüstrisine sessizce müdahale etti. Karbon nanotüp iletken maddeler için on milyarlarca piyasa beklentisi, pastadan pay almak umuduyla girmek için yarışan birçok şirketi cezbetti.
Karbon nanotüp şirketlerinin mevcut teknoloji seviyesi ve ürün yapısı benzerdir, genellikle düşük seviyede tekrarlanan bir yapı gösterir, küçük, dağınık ve kaotiktir. Karbon nanotüp iletken ajanların pazarını anlayan, sermaye yatırımı yapan, teknoloji ve çizimler satın alan ve ardından benzer teknoloji ve ekipmana sahip bir şirket kuran bir patron. Yazarın eksik istatistiklerine göre, şu anda karbon nanotüp tozu üretimi yapan bir düzineden fazla yerli şirket var.
Şu anda dünyada karbon nanotüp üreten şirketlerin ölçeği büyük değil ve 1.000 tonu aşan çok az sayıda karbon nanotüp tozu üretim ölçeği var.Avantaj oluşturmak için üretim ölçeğine ve sermaye ölçeğine güvenmekten bahsetmek zor. Böylesine ince ve yeni bir malzeme endüstrisi için en önemli şey, ürünün performans endeksi ve teknik seviyesidir. Daha iyi performansa ve daha düşük maliyete sahip ürünleri piyasaya süren herkes piyasayı işgal edebilir. Teknolojik ilerlemeden elde edilen karları sıkın, performansı artırın ve teknolojik ilerleme yoluyla maliyetleri azaltın, Ar-Ge ve yenilikten yoksun olan ve düşük fiyat rekabeti olan rakipleri alt edin ve karbon nanotüp iletken madde endüstrisinin düzensiz genişlemesine son verin.
Çin'de, karbon nanotüp teknolojisinin gelişimi genel olarak aşağıdaki aşamalardan geçmiştir:
1. İlk nesil karbon nanotüp üretim teknolojisi, Temel amaç, ton düzeyinde karbon nanotüp üretimini sağlamaktır ve tüp çapı ve iletkenlik gibi göstergeler için önemli bir gereklilik yoktur. Üretilen karbon nanotüplerin çapı yaklaşık 10-30nm olup, hareketli yatak / akışkan yatak vasıtasıyla büyük ölçekli ton seviyesinde üretim gerçekleştirilmektedir.
2. İkinci nesil karbon nanotüp teknolojisi, Katalizörün ayarlanmasıyla, yaklaşık 10 nm'lik karbon nanotüplerin büyümesi gerçekleştirilir Üretilen karbon nanotüpler, birkaç yüz mikronluk bir küme yapısına sahiptir ve daha ince bir tüp çapı ve yönlendirilmiş yapı arayışı yoktur.
3. Üçüncü nesil karbon nanotüp teknolojisi, Katmanlı inorganik taşıyıcının düzenlenmesiyle, karbon nanotüplerin yönlü yapı büyümesi gerçekleştirilir.Gerçek parti büyütüldüğünde, karbon nanotüplerin çapı 7-11 nm ve özgül yüzey alanı 230-300 m2 / g'dir. Karbon nanotüp ürünü silikon içerdiğinden, saflaştırılması zahmetlidir ve pil seviyesine kadar saflaştırılması pahalıdır.
4. Dördüncü nesil karbon nanotüp teknolojisi, Birkaç yerli şirket, 250-350 m2 / g spesifik yüzey alanı ve 0.01-0.02 g / ml yığın yoğunluğu ile teknolojiyi, düşük yoğunluklu ve kolay dağılabilen küçük çaplı karbon nanotüpleri aşamalı olarak sonlandırıyor. Karbon nanotüp ürününün yoğunluğu görece düşük olduğu için akışkan yatak ile üretimi çok zordur, çünkü reaktörün birim hacim başına üretim kapasitesi ürünün yoğunluğu ile doğru orantılıdır. İşlemin kontrol edilebilirliği dalgalanır, parti farkı açıktır ve karbon nanotüplerin ortalama çapı 8'dir. Katalizör prosesi, düşük verimlilik, yüksek maliyet, çok fazla atık su, yüksek çevre basıncı ve yüksek karbon nanotüp üretim maliyetine sahiptir.
5. Beşinci nesil karbon nanotüp teknolojisi, Zhao Shetao, 2018'de kabarık ve kolay dağılabilen ekran tipi bir karbon nanotüp olan düşük yoğunluklu, ince duvarlı bir ekran karbon nanotüp geliştirdi. Karbon nanotüp sayısı, yaklaşık 450 m2 / g spesifik yüzey alanına sahip ince duvarlı karbon nanotüpler olan 2-4 katmandır. Karbon nanotüpün çapı, küçük çaplı bir karbon nanotüp olan 3-8nm'dir. Fakat aynı zamanda yoğunluğu düşüktür, yaklaşık 0.01-0.02 g / ml'dir ve üretim verimliliği, geleneksel karbon nanotüplerden çok daha düşüktür.
(Beşinci nesil görüntü tipi ince duvarlı küçük çaplı karbon nanotüplerin dış çapı 3-8 nm'dir, çok düzgündür ve kalın tüp içermez)
6. Altıncı nesil karbon nanotüp teknolojisi. 2019'da Zhao Shetao, geleneksel akışkan yatak veya hareketli yatak ekipmanlarıyla uyumlu, geleneksel karbon nanotüp üretim süreçleriyle uyumlu, küçük çaplı ve ince duvarlı bir karbon nanotüp teknolojisini aşamalı olarak tamamladı. Yüksek verimli ve düşük maliyetli, yüksek iletkenlikli karbon nanotüpler üretebilir, ürün yığın yoğunluğu 0.05-0.07g / ml, katalizör büyütme 9-40 kat arasında ayarlanabilir, ortalama tüp çapı yaklaşık 6.0-7.5nm'dir ve çeşitli özellikler oluşturulabilir. Katalizör kolayca ve verimli bir şekilde toplu olarak üretilebilir ve proses çevre dostudur, bu da yüksek kaliteli karbon nanotüplerin seri üretimindeki darboğaz sorununu çözer. Normal verime göre üretim yapmak için sıradan karbon nanotüp üretim ekipmanı kullanmak faydalıdır, çünkü reaktörün hacmi belirlendikten sonra üretim verimi ürünün yoğunluğu ile doğru orantılıdır.
Dördüncü nesil karbon nanotüp teknolojisine kıyasla tüpün çapı küçük, katman sayısı ince, kusurlar az ve iletkenlik yüksek olduğundan, ilave miktarı büyük ölçüde azaltılabilir. Üçlü lityum pilde önerilen miktar% 0,15 -% 0,30'dur.
(Altıncı nesil küçük çaplı karbon nanotüplerin tipik geçirimli elektron mikroskobu fotoğrafı)
Altıncı nesil küçük çaplı karbon nanotüplerin özellik tablosu
Altıncı nesil karbon nanotüpler, metal içeriği kobalttır ve içeriği ağırlıkça% 0.25 -% 1'den azdır. Bir Rus firmasının tek katmanlı karbon nanotüpü ile karşılaştırıldığında, metal içeriği% 15 ve demir metaldir.
Genel olarak konuşursak, karbon nanotüplerin küçük çap ve ince çeper özellikleri, katalizörün yüksek verimi ile birbiriyle çelişir, ikisine de sahip olmak zordur ve üretim maliyeti yüksektir. Bununla birlikte, Zhao Shetao işleminin altıncı nesil küçük çaplı ve ince duvarlı karbon nanotüpleri yüksek bir katalizör oranına sahiptir ve üretim maliyeti, geleneksel sıradan çok katmanlı karbon nanotüplerinkine benzer ve mevcut karbon nanotüp üretim ekipmanı kullanılarak üretilebilir. Karbon nanotüpün çapı ne kadar küçük ve katman sayısı ne kadar ince olursa iletkenlik o kadar iyidir.Lityum pilde eklenen miktar ne kadar azsa, aynı üretim maliyeti altında maliyet performansı o kadar yüksek olur.
Büyük ölçekli karbon nanotüp üretim ekipmanı açısından, 10 yıldan fazla teknoloji, katalizörler, uygulamalar ve aşağı akış pazarlarındaki sürekli uygulamalardan sonra, Zhao Shetao büyük ölçekli bir karbon nanotüp reaktörü geliştirdi ve tasarladı.Tek bir reaktörün yılda 1.000 tondan fazla üretim kapasitesine ulaşması bekleniyor. . Büyük ölçekli karbon nanotüp reaktörü sayesinde, karbon nanotüplerin üretim süreci, endüstriyel üretimin gereksinimlerine kademeli olarak yaklaşabilir, bu da karbon nanotüplerin üretim maliyetini ve satış fiyatını büyük ölçüde düşürür ve son derece rekabetçidir. Gelişmiş Lityum Pil Araştırma Enstitüsü, 2017'de karbon nanotüp reaktörlerindeki ilerlememi bildirdi.
Karbon nanotüp üretim teknolojisinin sürekli iyileştirilmesi sayesinde, düşük maliyetli, küçük çaplı ve yüksek verime sahip daha rekabetçi ve daha iyi iletken karbon nanotüp çeşitlerini tanıtacağız.Büyük ölçekli karbon nanotüp üretim ekipmanı ile birlikte mevcut karbonu değiştirmesi bekleniyor. Nanotüp endüstrisinin düzensizliği ve düşük düzeyde tekrarlanan yapısı Zhao Shetao'nun altıncı nesil ince duvarlı küçük çaplı karbon nanotüp teknolojisini kullanarak, karbon nanotüp endüstrisindeki en güçlü rekabet gücü ve karlılıklardan birine sahip olması bekleniyor.
