1장: 먼저 이해하세요: 탄소 나노튜브 페이스트가 필터링하기 어려운 이유는 무엇입니까?
리튬 배터리 음극 슬러리 또는 전도성 코팅 작업을 해본 친구들은 CNT가 성능이 정말 뛰어나다는 것을 알고 있습니다. - 좋은 전기 전도성, 낮은 첨가량 및 에너지 밀도를 높이는 능력. 그러나 일단 생산 라인에 들어가면, 특히 여과 단계에서는 머리가 아플 뿐입니다.
일반적인 증상: 새로 교체한 200메시 필터 스크린은 50kg 미만의 페이스트를 필터링한 후 압력 게이지가 0.3MPa 이상으로 치솟습니다. 필터망은 하루에 10번 이상 교체됩니다. 또는 단순히 직접적으로 "분쇄"되어 페이스트가 흐를 수 없게 됩니다.
근본 원인은 세 가지입니다.
CNT의 종횡비는 매우 큽니다(일반적으로 100-1000 이상). 그들은 미크론 수준의 부드러운 가시 덩어리와 같으며 서로 얽혀 "새 둥지" 모양을 형성하며 필터 스크린의 기공에 쉽게 끼게 됩니다.
응집체는 완전히 부서져 개방되기 어렵습니다. 비드밀링이나 고전단 분산 후에도 수십 마이크로미터 크기의 CNT 덩어리가 다수 남아 있으며, 이러한 단단한 덩어리가 필터 기공을 직접적으로 막습니다.
페이스트 시스템의 점도가 높습니다. 특히 NMP를 용매로 사용하는 시스템에서는 고형분 함량이 15%-20%일 때 점도가 수천 센티푸아즈에 도달할 수 있고 유동성이 좋지 않으며 작은 저항이라도 여과가 붕괴될 수 있습니다.
2장: Shandong Tanfeng이 당신을 돕기 위해 무엇을 할 수 있습니까?
여과의 어려움 문제를 해결함에 있어 상류 CNT 제조업체의 기술 역량이 종종 과소평가되는 경우가 있습니다. 연구 개발 역량을 갖춘 공급업체는 원천으로부터의 여과 부담을 줄이는 데 도움을 줄 수 있습니다. 다음은 주목할만한 몇 가지 이점 차원입니다.
장점 1: 분산이 쉬운 CNT 제품
분산의 어려움은 제조업체에 따라 생산되는 CNT마다 크게 다릅니다. 좋은 제조업체는 소스부터 최적화합니다.
튜브 직경 및 튜브 길이 제어:다중{0}}벽 CNT(MWCNT)는 단일-벽 CNT(SWCNT)보다 단단하고 짧기 때문에 여과가 상대적으로 더 쉽습니다. Shandong Tanfeng은 CVD 공정의 촉매 시스템 최적화(예: 철/코발트 바이메탈 촉매)를 통해 튜브 직경을 1~2nm 이내로, 튜브 길이를 특정 범위 내로 정밀하게 제어하여 과도한 얽힘을 줄일 수 있습니다.
표면 기능화 처리:일부 주요 제조업체는 CNT의 표면 개질을 수행하여 용매와의 계면 호환성을 향상시켜 분산 후 페이스트를 더욱 안정적으로 만들고 재응집 가능성을 줄입니다.-
사전-분산된 마스터배치:사전 분산된{0}} 전도성 페이스트(CNT 함량이 8~10%인 마스터배치)를 선택하면 분말을 구입하여 직접 분산시키는 것에 비해 여과 난이도가 훨씬 줄어듭니다.
장점 2: 페이스트 제제의 맞춤화 가능
전문 CNT 제조업체는 분말을 판매할 뿐만 아니라 지원 분산 솔루션도 제공합니다.
분산제 시스템:Zeta 전위 조절을 통해 유기 용매에서 CNT의 균일한 현탁과 장기 안정성을 달성하고 저장 중 2차 응집을 방지하는 고성능 분산제(예: 폴리비닐피롤리돈- 기반 표면 개질제) 개발.
솔리드 컨텐츠 최적화:좋은 제제는 조절 가능한 점도로 5%-10%의 높은 고형분 함량을 달성할 수 있어 여과 전 과도한 희석 없이 코팅 공정에 직접 사용할 수 있습니다.
장점 3: 불순물 제거 기술의 특허 축적
여과가 어려운 숨겨진 이유는 페이스트에 자성 불순물이 혼합되어 필터 스크린 막힘을 가속화하기 때문입니다. 기술적으로 유능한 제조업체는 공장을 떠나기 전에 불순물을 최소한으로 제어합니다.
Shandong Tanfeng은 자성 막대를 사용하여 자성 불순물(예: 철, 코발트 및 기타 촉매 잔류물)을 흡착한 다음 필터 구성 요소를 사용하여 미립자 불순물을 차단하여 공급원의 하류 여과 부담을 줄이는 통합 "자기 흡착 + 여과" 불순물 제거 장치를 개발했습니다.
또한 CNT의 비자성 특성을 활용하여 잔류 금속 입자를 흡착 및 제거하는 전자석을 사용한 필터 디스크 구조를 개발했습니다.
장점 4: 품질 관리 및 테스트 기술
현장 입자 크기 식별을 위한 특허 기술을 보유하면-CNT 페이스트의 분산이 표준을 충족하는지 신속하게 판단하여 공장에서 출고되는 제품의 일관성을 보장할 수 있습니다. 이는 귀하가 받는 각 페이스트 배치의 여과 성능이 더 안정적이고 좋은 것과 나쁜 것 사이에서 변동하지 않는다는 것을 의미합니다.
한 문장으로:기술적 전문성을 갖춘 CNT 공급업체를 선택하면 여과 문제의 절반을 효과적으로 해결할 수 있습니다. 그들은 제품 설계 단계에서 후속 가공성을 고려하여 생산 라인에서 스크린 막힘 빈도를 크게 줄일 수 있습니다.
3장: 여과 문제를 해결하는 7가지 효과적인 방법
방법 1: 여과 전 강제로 "해-응집"을 한 번 수행
많은 제조업체에서는 분산과 여과를 완전히 분리합니다. 실제로 필터가 저장 중에 재응집된 CNT를 다시 열 수 있기 전에 온라인 고전단 유화제 또는 초음파 프로세서(전력 2{4}}3kW, 주파수 20kHz)를 직렬로 설치해야 합니다. 이 단계를 추가한 후 삼원계 양극재 공장에서는 필터 스크린 수명을 2시간에서 8시간으로 연장했습니다.
방법 2: 단계적 여과, 한 단계로 수행하려고 하지 마세요.
200메시 화면으로 바로 시작하지 마세요. 올바른 접근 방식은 다음과 같습니다.
첫 번째 단계:30메시 스테인레스 스틸 거친 여과로 큰 불순물과 눈에 띄는 덩어리를 차단합니다.
두 번째 단계:100메시 중간여과.
세 번째 단계:150-200 메쉬 미세 여과.
페이스트가 각 단계 사이에 버퍼와 정압 해제를 갖도록 허용합니다. 매우 높은 청정도가 요구되는 제품의 경우 최종 단계에서 250-mesh를 사용하되, 이 시점에서 방법 3을 조정해야 합니다.
방법 3: 가열과 교반을 함께 적용
온도:페이스트를 40-45도까지 가열합니다(NMP 시스템은 끓는점이 높기 때문에 문제가 없습니다. 수성 시스템은 50도를 초과해서는 안 됩니다). 점도는 30%-40% 감소하고 필터 스크린을 통과하는 속도는 크게 증가합니다.
활발한:CNT가 단단한 진흙에 침전되는 것을 방지하려면 필터 입구의 앞쪽 끝에서 낮은-교반 속도(30-60rpm)를 유지하세요. 밀봉된 압력 탱크를 사용하는 경우 하단에 자기 결합 교반기를 추가하십시오.
방법 4: 다른 유형의 여과 장비로 전환
기존의 백 필터나 카트리지 필터는 본질적으로 CNT 페이스트에 "친화적이지 않습니다". 권장되는 대안은 다음과 같습니다.
진공 드럼 필터:진공 흡입에 의존합니다. 드럼 표면에 성형 후 필터 케이크를 자동으로 긁어내므로 지속적으로 막히지 않습니다. 지속적인 대규모-생산에 적합합니다.
자체-필터 청소:10분마다 필터 스크린 표면을 자동으로 청소하는 내부 스크레이퍼 또는 역세 장치가 있습니다. 초기 투자 비용이 높지만 인건비와 여과재 비용을 6개월 이내에 회수할 수 있습니다.
진동체 스크린 필터:필터 스크린에 수직 또는 수평 진동을 가하여 메쉬 개구부에 붙어 있는 CNT가 다시 페이스트로 "흔들어"지게 합니다.
방법 5: CNT 자체의 형태 조정
위의 방법을 모두 시도했지만 여전히 실패할 경우 원료에 문제가 있을 수 있습니다. 이 시점에서 CNT 공급업체에 문의하여 - 튜브 길이가 더 짧고 종횡비가 더 작은 배치로 전환할 수 있는지 확인하거나 사전에 분산된 페이스트를 직접 구매할 수 있는지 확인해야 합니다.-
방법 6: "양압 여과"에서 "음압 여과"로 변경
양압 하에서는 차압이 클수록 CNT가 더 촘촘하게 눌려지고 필터 스크린에 더 깊이 매립됩니다. 진공 여과(진공도 -0.06 ~ -0.08 MPa)로 전환하면 페이스트가 더 낮은 전단력으로 필터 스크린을 통해 흡입되고 막힘 속도가 느려집니다. 단점은 유량이 제한되어 있어 소규모 및 중간 배치에 적합하다는 것입니다.
방법 7: "불완전한 여과"를 수락하고 다운스트림 최적화
일부 코팅 공정은 CNT 페이스트의 수십 마이크로미터의 부드러운 덩어리에 민감하지 않습니다(코팅 간격이 일반적으로 100마이크로미터를 초과하기 때문). 코팅 전 금속 불순물의 온라인 제거율을 높이는 동시에 여과 정밀도를 120 메시로 적절하게 완화할 수 있습니다(자석 막대 또는 전자기 필터 사용). 이는 여과 막힘 문제를 해결하면서 코팅 헤드가 막히지 않도록 보장합니다.
4장: 실제 사례: 하루 15회 필터 교체에서 3회 교체로
작년에 우리는 중국 남부의 전도성 페이스트 계약 제조업체의 진단을 도왔습니다. CNT 페이스트(다중-벽, 고형분 12%, NMP 시스템)는 200메시 필터 카트리지를 사용했으며 교대당 15~18회 교체해야 했기 때문에 지속적인 생산이 거의 불가능했습니다.
우리는 세 가지 사항을 변경했습니다.
분산 탱크 출구에 인라인-고{1}}전단 유화제를 추가했습니다(필터에 들어가기 전에 한 번 통과).
1단-메시를 200메시에서 50메시 조여과 → 120메시 → 200메시로 변경했습니다.
페이스트를 실온에서 42도로 가열하고 주입구 교반을 유지했습니다.
3일 후, 필터 교환 빈도는 교대당 3회로 줄어들었고, 단일-배치 여과 시간은 4시간에서 1.5시간으로 단축되었습니다. 총 비용은 20,000 RMB 미만이었습니다.
추가 참고 사항:이 공장은 나중에 한 가지 일을 더 했습니다. - 그들은 다른 CNT 공급업체로 전환하고 우리를 선택했습니다. 표면 개질 처리 후 초기 분산 상태가 좋아졌고, 여과 압력도 약 30% 정도 더 떨어졌습니다. 이는 프로세스 최적화와 공급망 업그레이드가 동시에 추구되어야 한다는 원칙을 확인합니다.
5장: 한 문장으로 요약
CNT 전도성 페이스트 필터링의 어려움은 본질적으로 "장섬유 + 응집 + 고점도"라는 세 가지 요소가 중첩된 결과입니다. 하나의 초미세 필터 스크린이 모든 문제를 해결할 것이라고 기대하지 마십시오. 대신, "응집물을 열기 위한 전처리, 부하를 공유하기 위한 단계적 여과, 점도를 줄이기 위한 온도 제어 및 교반, 필요한 경우 장비 유형 변경"의 조합 전략을 사용하십시오.
동시에, 올바른 업스트림 공급업체를 선택하는 것이 최고의 프로세스 최적화라는 사실을 잊지 마십시오. 기술적으로 유능한 CNT 제조업체는 제품 설계 단계에서 후속 여과 문제를 80% 줄일 수 있습니다. 생산 라인이 스크린 막힘으로 어려움을 겪고 있다면, 먼저 위의 7가지 방법 중 2~3가지를 선택해 보시고, 동시에 제품 선택에 대해 공급업체에 문의하세요. 일반적으로 일주일 이내에 상당한 개선이 나타납니다.