Die anspruchsvollen Ziele zur Erreichung einer hohen Energiedichte, schnelleres Aufladen, hohe Leistung, längere Lebensdauer und die von der wachsenden E-Auto-Industrie gestellten Anforderungen an Sicherheit zwingen die Hersteller von Lithium-Ionen-Batterien die besten Werkstoffen für Akkuzellen zu wählen. Nur mit diesen Ansatz ist die Wettbewerbsfähigkeit auf diesem stets wachsenden Markt in den Griff zu bekommen. Die Leistung ist maßgebend.
TUBALL™ Graphen Nanoröhren (oder einwandige Kohlenstoffnanoröhre) sind das beste elektrisch leitfähige und feste Material für den Einsatz in Formulierung der Lithium-Ionen-Batterien. Diese und andere einzigartige Eigenschaften von Nanoröhren, wie ihr hohes Verhältnis von Länge zu Durchmesser, ihre Flexibilität und ihre Fähigkeit, dreidimensionale leitende und verstärkende Netzwerke im Inneren aktiver Materialien zu schaffen, ermöglichen TUBALL™ Nanoröhren, die Leistung von Lithium-Ionen-Batterien selbst bei niedrigsten Dosierungen zu steigern.
Das REM-Bild zeigt, dass sogar 0,08% von TUBALL™ Graphen-Nanoröhren im aktiven Material NCM 811 die Oberfläche des aktiven Materials vollständig bedecken und die Partikel miteinander verbinden.
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Dank ihrer einzigartigen Eigenschaften übertreffen Graphen-Nanoröhren die Konkurrenz und bieten erhebliche Verbesserungen der Leistung von Lithium-Ionen-Batterien in Bezug auf Entladekapazität, Energiedichte, Haftung und Sicherheit. Herkömmliche leitfähige Additive für Kathoden – Ruß und merhwandige Kohlenstoffnanoröhren – sind nicht in der Lage solche Eigenschaften zu bieten.
Dank der hohen elektrischen Leitfähigkeit der Graphen-Nanoröhren gegenüber anderen Zusatzstoffen lässt die Verwendung von TUBALL™ in der Kathode zwei wichtige Eigenschaften gleichzeitig verbessern und eine schnelle Entladung und hohe Batteriekapazität erreicht werden.
Weniger als 0,1% TUBALL™ sorgt für eine höhere Energiedichte. Diese ist um das 10-fache bis 60-fache geringer als die typische effektive Konzentration der mehrwandigen Kohlenstoffnanoröhren bzw. Ruß als leitfähigen Zusatzstoff. Nur 100 g von TUBALL™ Nanoröhre können 5 kg elektrisch leitfähigen Ruß in modernen Batterien der E-Autos ersetzen
Die Nanoröhren-Netzwerke halten die Partikeln des Kathodenwerkstoffes zusammen und erhöhen die Haftung zwischen ihnen.
TUBALL™ Graphen-Nanoröhren sind das leitfähigste Material, das in der Formulierung der Lithium-Ionen-Batterien verwendet werden kann. Sie reduzieren den Innenwiderstand (DCR) selbst bei extrem niedrigen Konzentrationen. Stabile TUBALL™ Netzwerke bleiben im Inneren des kathodischen Materials selbst nach mehreren Auflade-/Entladezyklen und Lagerung der Batterie erhalten, so dass die DCRs nach Lagerung und Zyklen bei hohen Temperaturen niedrig gehalten werden können.
Je niedriger die DCR der Batterie ist, desto niedriger ist die Heiztemperatur und damit auch die Gefahr eines Batteriebrandes. TUBALL™ Graphen-Nanoröhren bieten einen großen Sicherheitsvorteil.
Um die Verwendung der Graphen-Nanoröhren in den kathodischen Werkstoffen auf Basis von LCO, LFP, NCM und anderen aktiven Materialien zu vereinfachen, hat OCSiAl ein einsatzbereites Produkt TUBALL™ BATT entwickelt, welches gut dispergierten Nanoröhren in unterschiedlichen flüssigen Trügermaterialien
Die TUBALL™ BATT Dispersionen erlauben es die Nanoröhren ohne zusätzliche Ausrüstung mit dem bestehenden Fertigungsprozess der Elektrodenformulierung hinzuzufügren.
Vorteile von TUBALL™ BATT für Kathoden:
TUBALL™ löst beim Einsatz in der Anode das Hauptproblem der Silizium-Anoden – die niedrige Lebensdauer.
Weitere Informationen über TUBALL™ BATT für Kathoden finden Sie auf der Produktkarte unten oder kontaktieren Sie uns.
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High thickness and specific capacity leads to areal capacities of up to 45 and 30 mAh cm−2 for anodes and cathodes, respectively. Combining optimized composite anodes and cathodes yields full cells with state-of-the-art areal capacities (29 mAh cm−2) and specific/volumetric energies (480 Wh kg−1 and 1,600 Wh l−1).
Replacing Denka black with SWCNT allows to reduce the carbon content to 0.2 wt% to further increase the energy density, and 2 wt% of PVDF was shown to benefit the cycling stability due to the mitigated PVDF-induced side reactions from its direct contact with NCA particles.
100 μm thick electrodes with mass loadings 2 of ∼15 mg/cm2 were produced. While carbon black or graphene loadings of >10 wt % are required to reach OOP conductivities of 1 S/ m, this level can be achieved with ∼1 wt % of carbon nanotubes.
With minimum inactive components (i.e., binder and conductive agents), the proposed electrode structure delivers good cycling stability and rate capability under high areal loading (as high as 200 mg cm−2).
