لاصق HIFULL®Fumed Silica للتحكم الذكي في طاقة البطارية

أجرى خبراء شركة HIFULL التقنيون بحثًا معمقًا حول المواد اللاصقة المستخدمة في بطاريات الطاقة والمصنوعة من البولي يوريثان، حيث درسوا تأثير جرعات مختلفة من السيليكا المدخنة وأنواعها المختلفة (بنفس الجرعة) على زيادة لزوجة هذه المواد اللاصقة وسلوكها الانسيابي. وباعتبارهم روادًا في مفهوم "النسبة الذهبية" في المواد اللاصقة لبطاريات الطاقة، يواصلون تحسين التركيبات والبيانات باستمرار للتحكم بذكاء في لزوجة المادة اللاصقة وسلوكها الانسيابي. ويهدف هذا الابتكار إلى التغلب على التحديات التقنية المتمثلة في صعوبة وعدم كفاءة التغليف في عمليات تصنيع البطاريات.

بطاريات السيارات

تُستخدم السيليكا المدخنة على نطاق واسع في تطبيقات البطاريات. فهي تلعب دورًا حاسمًا في التخفيف من المشكلات الشائعة أثناء تشغيل البطارية، مثل الانفلات الحراري، والتوزيع غير المتساوي للإلكتروليت، والأحماض...

اقرأ المزيد بطاريات السيارات

السيليكا المدخنة مادة جديدة غير عضوية نانوية الحجم، تتميز بمساحة سطحية نوعية هائلة ونشاط سطحي عالٍ. عند دمجها في أنظمة لاصقة من البولي يوريثان، تُشكّل مجموعات السيلانول على سطحها بنية شبكية ثلاثية الأبعاد تزيد من لزوجة المادة اللاصقة . تحت تأثير قوى القص الخارجية، تتفكك هذه البنية الشبكية، مما يقلل اللزوجة ويُحسّن انسيابية المادة لتسهيل استخدامها. بمجرد زوال قوة القص، تتشكل الشبكة المرتبطة بروابط هيدروجينية تدريجيًا، مُستعيدةً اللزوجة ومُظهرةً سلوكًا انسيابيًا.

بالإضافة إلى ذلك، تؤثر الاختلافات في جرعة السيليكا المدخنة وخصائص العلامة التجارية على خصائص وتكوين هذه الشبكة المرتبطة بالهيدروجين، وبالتالي تنتج تأثيرات مختلفة على سماكة وأداء المواد اللاصقة للبطاريات.

السيليكا والسيليكا الصناعية والسيليكا المدخنة – التعريف والعلاقة

إذا كانت الجرعة منخفضة للغاية، لا يمكن تحقيق اللزوجة والخصائص اللزوجة المطلوبة، في حين أن الكميات المفرطة قد تؤدي إلى هشاشة المادة أو انهيارها الهيكلي (مما يؤثر على خصائص المواد الأخرى).

إذن، ما هي الاتجاهات والخصائص التي ستُضفيها الاختلافات في السيليكا المدخنة على المواد اللاصقة المصنوعة من البولي يوريثان؟ أجرى الفريق التقني في شركة هوبي هويفو للمواد النانوية المحدودة سلسلة من التجارب والدراسات لاستكشاف هذا الأمر.

في التجارب، تكوّن المكوّن أ بشكل أساسي من خليط مسبق يحتوي على سيليكا مدخنة، وبوليولات، ومواد مالئة، وإضافات، بينما تكوّن المكوّن ب من خليط مسبق من سيليكا مدخنة، وبولي إيزوسيانات، وبوليمرات أولية، ومواد مالئة. تمّ توزيع كلا المكوّنين بدقة عند 2000 دورة في الدقيقة لمدة 30 دقيقة في موزع مفرغ من الهواء قبل خلطهما بنسبة 1:1 ومعالجتهما لتشكيل لاصق بطاريات البولي يوريثان النهائي.

في المكوّن أ، أُضيفت سيليكا HIFULL® المُبخّرة بنسب 1%، و3%، و5% على التوالي. وكما هو موضح في الرسم البياني، ازدادت لزوجة المكوّن أ بزيادة محتوى السيليكا المُبخّرة، إلا أن معدل الزيادة تفاوت حتى مع نفس الجرعة المتزايدة. أظهرت البيانات أن اللزوجة الأساسية (بدون السيليكا المُبخّرة) كانت 3,303 باسكال/ثانية، بينما بلغت اللزوجة عند إضافة 1%، و3%، و5% 5,872 باسكال/ثانية، و12,456 باسكال/ثانية، و29,993 باسكال/ثانية، على التوالي. عند زيادة الجرعة من 1% إلى 3%، ارتفعت اللزوجة بنسبة 112%، بينما أدت الزيادة من 3% إلى 5% إلى زيادة اللزوجة بنسبة 141%، مما يشير إلى اتجاه نمو متسارع.

كان مؤشر الثيكسوتروبي الأساسي (بدون السيليكا المدخنة) 1.1، بينما كانت القيم عند إضافة 1% و3% و5% 1.8 و2.9 و4.2 على التوالي. عند الزيادة من 1% إلى 3%، ارتفع مؤشر الثيكسوتروبي بنسبة 61% تقريبًا، ولكن من 3% إلى 5%، لم تتجاوز الزيادة 45%، مما يُظهر معدل نمو متناقصًا، على عكس اتجاه اللزوجة.

وهكذا، في المكون (أ)، أدت زيادة جرعة السيليكا المدخنة إلى تعزيز اللزوجة ومؤشر اللزوجة بشكل متناسب، ولكن أنماط نموهما اختلفت.

في المكوّن ب، أُضيفت سيليكا HIFULL® المُبخّرة بنسب 1%، و3%، و5% على التوالي. وكما هو موضح في الشكل، ازدادت لزوجة المكوّن ب بزيادة محتوى السيليكا المُبخّرة. تُظهر البيانات أن اللزوجة الأساسية (بدون السيليكا المُبخّرة) كانت 9,412 باسكال/ثانية، بينما بلغت اللزوجة عند إضافة 1%، و3%، و5% 10,809 باسكال/ثانية، و22,829 باسكال/ثانية، و47,590 باسكال/ثانية على التوالي. عند زيادة الجرعة من 1% إلى 3%، ارتفعت اللزوجة بنسبة 111%، وعند زيادتها من 3% إلى 5%، ازدادت اللزوجة بنسبة 108%، مما يُظهر انخفاضًا طفيفًا في معدل النمو.

كان مؤشر الثيكسوتروبي الأساسي (بدون السيليكا المدخنة) 1.8، بينما كانت القيم عند إضافة 1% و3% و5% 2.1 و3.4 و4.6 على التوالي. عند الزيادة من 1% إلى 3%، ارتفع مؤشر الثيكسوتروبي بنسبة 62% تقريبًا، ولكن من 3% إلى 5%، لم تتجاوز الزيادة 35%. وكما هو الحال مع اتجاه اللزوجة، انخفض معدل نمو مؤشر الثيكسوتروبي.

توضح هذه النتائج أنه في المكون ب، أدت زيادة جرعة السيليكا المدخنة إلى تعزيز اللزوجة ومؤشر الثيكسوتروبيك بشكل متناسب، مع وجود اتجاهات ثابتة في أنماط نموهما.

بعد ذلك، قام الفريق الفني في شركة Hubei Huifu Nanomaterial Co.، Ltd. بالتحقيق في تأثيرات العلامات التجارية المختلفة من السيليكا المدخنة على سماكة وخصائص الثيكسوتروبية لمواد لاصقة بطارية الطاقة المصنوعة من البولي يوريثين عند مستوى إضافة ثابت بنسبة 3٪.

في المكون أ، تم إجراء اختبارات على HB-139 و HB-139B والمنافس الأجنبي أ والمنافس الأجنبي ب والمنافس المحلي و HL-200 لتقييم لزوجتها وأدائها الانسيابي.

أظهرت النتائج اختلافات بين المنتجات المختلفة. فقد أظهر المنتج HB-139/139B أداءً أفضل في زيادة اللزوجة مقارنةً بالمنتجات المحلية المنافسة، ولكنه كان أقل قليلاً من المنتجات الأجنبية. ومع ذلك، فقد أظهر المنتج HB-139B خصائص انسيابية فائقة مقارنةً بالبدائل المحلية والأجنبية على حد سواء.

في المكون B، أظهر HB-139B أداء سماكة أقوى من المنافس الأجنبي A ولكنه كان أدنى قليلاً من المنافس الأجنبي B، في حين كان أداؤه الثيكسوتروبي قابلاً للمقارنة بالمنافسين الأجانب.

باختصار، تُعدّ جرعة السيليكا المُدخّنة عاملاً حاسماً يؤثر على سماكة وخصائص الثيكسوتروبيا لمواد لاصقة بطاريات الطاقة المصنوعة من البولي يوريثان. ويمكن لزيادة كمية المادة المضافة بشكل مناسب أن تُحسّن اللزوجة والأداء الثيكسوتروبيا بشكل فعال لتلبية مختلف متطلبات التطبيقات والمعالجة.

في الوقت نفسه، تُظهر العلامات التجارية المختلفة للسيليكا المُبخّرة تأثيرات متفاوتة على خصائص المادة اللاصقة عند الجرعات المتطابقة، وذلك لاختلاف عمليات الإنتاج، وتوزيع حجم الجسيمات، وخصائص السطح. في التطبيقات العملية، ينبغي تحديد الجرعة المثلى للسيليكا المُبخّرة واختيار العلامة التجارية بناءً على متطلبات الأداء المحددة واعتبارات التكلفة. 

HB-139 الخصائص والتطبيقات الوظيفية

في المستقبل، ستواصل شركة هوبي هويفو للمواد النانوية المحدودة بحثها في آليات التفاعل بين السيليكا المدخنة ومواد لاصقة من البولي يوريثان، وتحسين تركيبة "النسبة الذهبية"، وتطوير حلول تغليف فائقة الجودة لمواد لاصقة من البولي يوريثان لبطاريات الطاقة. ستوفر هذه التطورات دعمًا أكثر موثوقية للنمو المستمر لصناعة مركبات الطاقة الجديدة.