钜大LARGE | 点击量：924次 | 2021年06月22日
单壁碳纳米管“助攻”锂离子电池迈向350Wh/kg
电动汽车没有完全替代燃油汽车的重要原因在于电池的效率、价格、充电时间和续航里程上仍落后于燃油汽车。单壁碳纳米管(SWCNT)助力锂离子电池性能提升，OCSiAl作为全球95%的单壁碳纳米管领导厂商，为锂离子电池正负极供应有效和经济可行的解决方法。
OCSiAl的TUBALL单壁碳纳米管在正极应用中助力提升电池能量密度、安全性、放电功率和极片附着力。负极应用中，单壁碳纳米管可能实现最高达90%的高含量硅，助力实现能量密度350Wh/kg。
一、TUBALL单壁碳纳米管在负极应用
助力实现350Wh/kg能量密度
由于硅可以存储比石墨多9倍的锂而日益被锂离子电池厂商重视，但硅的根本性膨胀问题仍未解决。重要问题硅膨胀。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
纳米硅碳在充放电过程中硅的体积膨胀可高达400%，不断的收缩膨胀会造成硅负极材料出现裂纹直至粉化，破坏电极材料和集流体的接触性，使得活性材料从极片上脱离，引起电池容量的快速衰减，同时形成不稳定的SEI膜，硅的导电性较差，在高倍率充放电的条件下不利于电池能量的有效释放。
TUBALL单壁碳纳米管-解决硅问题的关键
TUBALL单壁碳纳米管解决了硅负极的关键和根本性问题。由于其无与伦比的导电性、高强度、高柔性、高长径比，以及在加入低剂量的情况下即可在材料内部形成发达网络的能力，TUBALL单壁碳纳米管在引入硅负极后可覆盖硅颗粒表面并在硅颗粒之间建立高度导电和持久的连接。
硅颗粒之间建立的连接非常紧密、长久、导电且牢固，即使发生硅负极颗粒体积膨胀并开始出现裂缝时，这些颗粒仍可通过TUBALL单壁碳纳米管保持良好连接。由此可以防止负极材料破裂，在此情况下硅负极具有完美的循环寿命，足以满足最严格的电动汽车制造商的要求。目前，TUBALL是解决硅负极的关键问题的有效解决方法。
循环性能-提升四倍
TUBALL单壁碳纳米管网络解决了硅基负极的关键问题，并显著延长了负极的循环寿命。只有添加TUBALL单壁碳纳米管，高硅含量的电池才能满足电动汽车/电子行业对循环寿命的要求。
电池循环性能测试结果，TUBALL单壁碳纳米管,碳纤维,多壁碳纳米管性能比较
添加TUBALL单壁碳纳米管，可使用更高含量的SiOx助力实现350Wh/kg
目前，行业领先的锂离子制造商已经认可，通过添加TUBALL单壁碳纳米管可生产内含20％SiO的负极，电池能量密度可高达300Wh/kg和800Wh/l，同时，实现电池快速充电。与市场上优质的锂离子电池相比，含单壁碳纳米管的电池续航里程可提升15％以上。
2020年，天津力神电池股份有限公司在导电剂应用研究中的“道”与“术”中指出：比较于其它导电剂，单壁碳纳米管可以显著提升硅负极的循环寿命。
OCSiAl研发结果表明，添加单壁碳纳米管后可以将负极中的SiOX含量提高到90％，助力实现能量密度350Wh/kg。
江西星盈科技有限公司研究院常务副院长在新型导电剂在锂离子电池的应用报告中比较单壁碳纳米管和多壁碳纳米管在硅碳负极中的性能：
单壁碳纳米管具有更大的长径比，在电池应用中具有更低的阻抗，表现出优异的倍率性能。
极片有着更好的柔韧性和机械稳定性，在反复脱嵌锂膨胀过程中能保持良好的导电网络。
二、TUBALL单壁碳纳米管在正极应用
助力提升能量密度和安全性能
TUBALL单壁碳纳米管应用于锂离子电池正极，可显著改善极片附着力、锂离子电池的放电功率、能量密度、以及安全性。
（1）实现更高能量密度
低于0.1％的TUBALL单壁碳纳米管添加量即可供应更高的能量密度，比作为导电添加剂的多壁碳纳米管或炭黑添加量低10-60倍。在目前电动汽车电池包中，仅100g的TUBALL单壁碳纳米管就可代替5kg的导电炭黑。
（2）安全性能
作为可用于锂离子电池配方中的导电材料，添加少量的TUBALL单壁碳纳米管可以降低电池内阻（DCR)。即使在多个电池充放电循环和电池存储周期之后，仍可在正极材料内保持稳定的TUBALL单壁碳纳米管网络，从而使高温存储和循环后内阻也保持在较低水平。电池内阻越低，则积聚的温度就越低；最终，电池着火的风险就越小。这是TUBALL单壁碳纳米管带来的重要的安全益处。
（3）提高放电倍率
与其他导电助剂相比，单壁碳纳米管具有优异的导电性，因此通过在正极中使用TUBALL，可以同时实现快速放电和高电池容量。
（4）提升极片附着力
单壁碳纳米管网络将正极材料颗粒连在一起，从而提高了颗粒之间的连接强度，提高极片附着力。
三、单壁碳纳米管分散液-TUBALLBATT
TUBALLBATTH2O
硅负极优秀伴侣
超细TUBALL单壁碳纳米管在水中的分散体，助力高能量密度硅碳负极。
特性：
0.4％TUBALL，CMC或其他粘合剂
与大多数现有的硅氧或硅碳负极配方兼容
低杂质含量
简单、易于使用，高效：领先的锂离子电池制造商认可
核心优势：
（1）改善硅基负极衰退
添加TUBALLBATTH2O在20％硅氧或硅碳负极（最高600mAh/g）可实现目前电动汽车行业要求的循环寿命。
（2）提高能量密度
使用TUBALL单壁碳纳米管的硅负极，能量密度可提高至300Wh/kg和800Wh/l。
（3）实现快充性能
使用TUBALL单壁碳纳米管，可提高硅含量，实现高达4C的充电。
（4）符合目前电动汽车行业要求的循环寿命
添加TUBALL单壁碳纳米管的硅基负极的锂离子电池在1500次循环后，仍可保持80％以上的容量。
TUBALLBATTNMP
超细TUBALL单壁碳纳米管在NMP中的分散体，应用于高能量密度正极。无与伦比的TUBALL电导率提高了电池安全性和能量密度，性价比高，高品质分散液。
特性：
专为正极优化的分散液
固含量达80％以上
铁杂质含量低
PVDF牌号可选
易于使用
优点：
（1）提高能量密度
得益于低10倍至60倍的导电添加剂的添加量，干电极中的活性物质含量最高可达98.8％。
（2）提高安全性能
电池电阻（DCR）降低两倍，提高安全性能。
（3）提高的放电功率
高倍率放电时新增50％以上。
（4）改善附着力
由于正极颗粒之间的结合强度，附着力提高两倍。
四、OCSiAl品质管控和技术支持
OCSiAl高度重视单壁碳纳米管产品的质量、稳定性和纯度。TUBALLBATT是在符合ISO7/ISO8标准的洁净室中生产的，该过程是由高度可靠和稳定的生产技术控制，排除了产品中出现金属杂质的可能性。每批产品都经过多达20个控制设备项目的测试。
OCSiAl已确认其符合IATF16949和VDA6.3(两个汽车行业的国际标准，确保满足生产和控制系统的高要求)，确保OCSiAl作为可靠的单壁碳纳米管解决方法供应商的地位，其质量管理体系符合汽车行业的严格要求。
此外，TUBALL单壁碳纳米管分散液TUBALLBATT的质量管控已获得多家国际知名锂电公司的认可。
OCSiAl（奥科希艾尔）建立了全球研发中心网络-TUBALL中心-为客户供应高质量的技术支持和研发数据。TUBALL中心团队由业内相关经验丰富的单壁碳纳米管开发和应用的成员构成，高研究标准，实现高效的技术支持。TUBALL上海中心专注于锂离子电池应用研究，开发和测试基于单壁碳纳米管的新产品。
五、有关OCSiAl和TUBALL单壁碳纳米管
OCSiAl（奥科希艾尔）是拥有可扩展技术工业化合成单壁碳纳米管的公司，其单壁碳纳米管的商标名称为TUBALL。目前，OCSiAl（奥科希艾尔）的TUBALL单壁碳纳米管产量为80吨/年，占全球单壁碳纳米管市场的95％以上，该产量满足100+GWH以上的锂离子电池的导电剂需求。
TUBALL单壁碳纳米管特点就是细，管径1.6nm，管长大于5um，具有极高的长径比，可达到3000。此外，比表面积高可达到900cm2/g。Raman是评价单壁碳纳米管结构的有效的方式，在拉曼光谱下查看单壁碳纳米管的G/D比。TUBALL单壁碳纳米管的G/D比为90，是市面上G/D比最高的，也就意味着导电性能最好。单壁碳纳米管的这些独特性能使其在低添加量时，能在材料内部性能增强导电三维网络。
TUBALLBATT我国本地化生产
OCSiAl的单壁碳纳米管产品仅通过官方授权合作伙伴上海海逸科贸有限公司和沈阳伊斯特化学科技有限公司进行销售，两家合作伙伴通过OCSiAl的质量审核并已正式本地化生产TUBALLBATT分散液，并通过了多家知名电池公司的品质审核。官方授权渠道从品质保障、供应产量、技术支持，到售后服务方面都有着绝对的优势。
