CMC gebruik in die batterybedryf

Wat is natriumkarboksimetiel sellulose?

Natriumkarboksimetiel sellulose, (ook genoem: karboksimetiel sellulose natriumsout, karboksimetiel sellulose, cmc, karboksimetiel, sellulosesodium, natriumsaltofcaboxymethylcellulose) is die wêreld se mees gebruikte soorte vesel, die maksimum dosis.

CMC-NA is 'n sellulose-afgeleide met 'n polimerisasiegraad van 100 ~ 2000 en 'n molekulêre gewig van 242.16. Wit veselagtige of korrelpoeier. Reukloos, smaakloos, smaakloos, higroskopies, onoplosbaar in organiese oplosmiddels. Hierdie artikel is hoofsaaklik om die toepassing van natriumkarboksimetiel sellulose in litiumioonbatterybesonderhede te verstaan.

Vordering in die toepassing van natriumkarboksimetiel sellulose CMCin litiumioonbatterye

Op die oomblik word polyvinylideen fluoried [PVDF, (CH: A CF :)] wyd gebruik as bindmiddel in die produksie van litiumioonbatterye. . PVDF is nie net duur nie, en moet ook gebruik word in die toepassing van plofbare, vriendelik in die omgewing van organiese oplosmiddels, soos N metiel, wat die alkaanketoon (NMP) en lugvogiditeitsvereistes vir die produksieproses streng, ook maklik met ingeboude lug Metaal litium, litiumgrafiet sekondêre reaksie, veral in die toestand van hoë temperatuur, 'n spontane risiko van termiese weghol. Natriumkarboksimetiel sellulose (CMC), 'n wateroplosbare bindmiddel, word gebruik as 'n plaasvervanger van PVDF vir elektrode-materiale, wat die gebruik van NMP kan vermy, koste kan verminder en omgewingsbesoedeling kan verminder. Terselfdertyd het die produksieproses nie die humiditeit van die omgewing nodig nie, maar dit kan ook die kapasiteit van die battery verbeter, die sikluslewe verleng. In hierdie artikel is die rol van CMC in die uitvoering van litiumioonbattery hersien, en die meganisme van die verbetering van die batteryprestasie van CMC is saamgevat uit die aspekte van termiese stabiliteit, elektriese geleidingsvermoë en elektrochemiese eienskappe.

1. Struktuur en prestasie van CMC

1) CMC -struktuur

CMC word oor die algemeen geklassifiseer deur verskillende mate van substitusie (DS), en die produkmorfologie en -prestasie word grootliks deur DS beïnvloed. Lxie et al. bestudeer die CMC met DS van verskillende H -pare na. SEM-ontledingsresultate het getoon dat CMC-LI-1 (DS = 1,00) korrelstruktuur aangebied het, en dat CMC-LI-2 (DS = 0,62) lineêre struktuur aangebied het. Die navorsing van M. e et al het bewys dat CMC. Stirene butadiene rubber (SBR) kan die agglomerasie van Li: O belemmer en die koppelvlakstruktuur stabiliseer, wat voordelig is vir die elektrochemiese werkverrigting.

2) CMC -prestasie

2.1)Termiese stabiliteit

ZJ Han et al. bestudeer die termiese stabiliteit van verskillende bindmiddels. Die kritieke temperatuur van PVDF is ongeveer 4500C. As u 500 ℃ bereik, vind daar vinnige ontbinding plaas en word die massa met ongeveer 70%verminder. Toe die temperatuur 600 ℃ bereik het, is die massa verder met 70%verlaag. Toe die temperatuur 300OC bereik het, is die massa van CMC-LI met 70%verlaag. Toe die temperatuur 400 ℃ bereik het, is die massa van CMC-LI met 10%verlaag. CMCLI word makliker ontbind as PVDF aan die einde van die batterylewe.

2.2)Die elektriese geleidingsvermoë

S. Chou et al. Die toetsresultate het getoon dat die weerstand van CMCLI-1, CMC-LI-2 en PVDF onderskeidelik 0.3154 Mn · M en 0.2634 Mn was. M en 20.0365 Mn · M, wat aandui dat die weerstand van PVDF hoër is as dié van CMCLI, die geleidingsvermoë van CMC-LI is beter as dié van PVDF, en die geleidingsvermoë van CMCLI.1 is laer as dié van CMCLI.2.

2.3)Elektrochemiese prestasie

FM Courtel et al. bestudeer die sikliese voltammetrie-krommes van poli-sulfonaat (AQ) -gebaseerde elektrodes wanneer verskillende binders gebruik word. Verskillende bindmiddels het verskillende oksidasie- en reduksie -reaksies, dus is die piekpotensiaal anders. Onder hulle is die oksidasiepotensiaal van CMCLI 2.15V, en die reduksiepotensiaal is 2.55V. Die oksidasiepotensiaal en die vermindering van PVDF was onderskeidelik 2,605 V en 1,950 V. In vergelyking met die sikliese voltammetrie-krommes van die vorige twee keer, was die piekpotensiaalverskil van die oksidasie-reduksiepiek toe CMCLI-bindmiddel gebruik is kleiner as dié toe PVDF gebruik is, wat daarop dui dat die reaksie minder belemmer is en cmcli-bindmiddel meer bevorderlik was vir die voorkoms van die oksidasie-reduksie-reaksie.

2. Toepassingseffek en meganisme van CMC

1) Aansoekeffek

PJ Suo et al. bestudeer die elektrochemiese werkverrigting van Si/C -saamgestelde materiale toe PVDF en CMC as bindmiddels gebruik is, en het gevind dat die battery met CMC 'n omkeerbare spesifieke kapasiteit van 700mAh/g gehad het en nog steeds 597 mAh/g na 4O -siklusse gehad het, wat was beter as die battery met behulp van PVDF. JH Lee et al. het die invloed van DS van CMC op die stabiliteit van grafietsuspensie bestudeer en geglo dat die vloeibare kwaliteit van die suspensie deur DS bepaal is. By lae DS het CMC sterk hidrofobiese eienskappe, en kan die reaksie met grafietoppervlak verhoog word wanneer water as media gebruik word. CMC het ook voordele in die handhawing van die stabiliteit van die sikliese eienskappe van silikon -tinlegeringsanode -materiale. Die NIO-elektrodes is berei met verskillende konsentrasies (0,1Moul, 0,3 mol/L en 0,5 mol/L) CMC en PVDF-bindmiddel, en is op 1,5-3,5V gelaai en ontslaan met 'n stroom van 0,1C. Gedurende die eerste siklus was die kapasiteit van die PVDF -bindmiddel hoër as die van die CMC -bindmiddelsel. As die aantal siklusse bereik, neem die ontladingskapasiteit van PVDF -bindmiddel natuurlik af. Na 4JD -siklusse het die spesifieke ontladingsvermoë van 0,1MOVL, 0,3Moul en 0,5MOVLPVDF -bindmiddels afgeneem tot onderskeidelik 250mAh/g, 157MATV 'g en 102mAh/g: die ontladingspesifieke kapasiteit van batterye met 0,1 mol/L, 0,3 mol/L en 0,5 mol/LCMC -bindmiddel is onderskeidelik op 698 mAh/g, 555mAh/g en 550mAh/g gehou.

CMC -bindmiddel word op Liti0 gebruik. : en SNO2 nanodeeltjies in industriële produksie. Met behulp van CMC as bindmiddel, LIFEPO4 en LI4TI50L2 onderskeidelik as positiewe en negatiewe aktiewe materiale, en met behulp van Pyr14FS1 as vlamvertragende elektroliet, is die battery 150 keer op 'n stroom van 0,1C by 1,5V ~ 3.5V by temperatuur gefietsry Kapasitansie is op 140mAh/g gehandhaaf. Onder verskillende metaalsoute in CMC stel CMCLI ander metaalione bekend, wat “uitruilreaksie (VII)” in elektroliet tydens sirkulasie kan belemmer.

2) Meganisme van prestasieverbetering

CMC LI -bindmiddel kan die elektrochemiese werkverrigting van AQ -basiselektrode in litiumbattery verbeter. M. E et al. -4 het 'n voorlopige studie oor die meganisme uitgevoer en 'n model van die verspreiding van CMC-LI in die AQ-elektrode voorgestel. Die goeie prestasie van CMCLI is afkomstig van die sterk bindingseffek van waterstofbindings wat deur 'n OH geproduseer word, wat bydra tot die doeltreffende vorming van maasstrukture. Die hidrofiliese CMC-LI sal nie in die organiese elektroliet oplos nie, dus het dit 'n goeie stabiliteit in die battery, en het 'n sterk hegting aan die elektrode-struktuur, wat die battery 'n goeie stabiliteit het. CMC-LI-bindmiddel het 'n goeie LI-geleidingsvermoë omdat daar 'n groot aantal funksionele groepe op die molekulêre ketting van CMC-LI is. Tydens ontslag is daar twee bronne van effektiewe stowwe wat met Li werk: (1) Li in die elektroliet; (2) Li op die molekulêre ketting van CMC-LI naby die effektiewe middel van die aktiewe stof.

Die reaksie van hidroksielgroep en hidroksielgroep in karboksimetiel CMC-Li-bindmiddel vorm kovalente binding; Onder die werking van die elektriese veldkrag kan u op die molekulêre ketting of aangrensende molekulêre ketting, dit wil sê die molekulêre kettingstruktuur, nie beskadig word nie; Uiteindelik sal LJ aan die AQ -deeltjie bind. Dit dui daarop dat die toepassing van CMCLI nie net die oordragdoeltreffendheid van LI verbeter nie, maar ook die gebruiksyfer van AQ verbeter. Hoe hoër die inhoud van CH: cooli en 10li in die molekulêre ketting, hoe makliker LI -oordrag. M. Arrmand et al. het geglo dat organiese verbindings van -Cooh of OH onderskeidelik met 1 li kon reageer en 1 C00LI of 1 0LI teen 'n lae potensiaal kon produseer. Ten einde die meganisme van CMCLI-bindmiddel in elektrode verder te ondersoek, is CMC-LI-1 as aktiewe materiaal gebruik en soortgelyke gevolgtrekkings is verkry. Li reageer met een CH, COOH en een 0 uur van CMC LI en genereer CH: Cooli en een 0 “onderskeidelik, soos aangetoon in vergelykings (1) en (2)

Namate die aantal CH, Cooli en OLI toeneem, neem die DS van CMC-LI toe. Dit wys dat die organiese laag wat hoofsaaklik uit AQ -deeltjieoppervlak -bindmiddel bestaan, meer stabiel en makliker word om LI oor te dra. CMCLI is 'n geleidende polimeer wat 'n vervoerroete bied vir LI om die oppervlak van AQ -deeltjies te bereik. CMCLI -bindmiddels het goeie elektroniese en ioniese geleidingsvermoë, wat lei tot goeie elektrochemiese werkverrigting en die lang siklusleeftyd van CMCLI -elektrodes. JS Bridel et al. berei die anode van litiumioonbattery met behulp van silikon/koolstof/polimeer saamgestelde materiale met verskillende bindmiddels om die invloed van die interaksie tussen silikon en polimeer op die algehele werkverrigting van die battery te bestudeer, en het gevind dat CMC die beste werkverrigting het as dit as bindmiddel gebruik word. Daar is 'n sterk waterstofbinding tussen silikon en CMC, wat selfgenesingsvermoë het en die toenemende spanning van die materiaal tydens die fietsproses kan aanpas om die stabiliteit van die materiële struktuur te behou. Met CMC as bindmiddel, kan die kapasiteit van silikonanode in ten minste 100 siklusse bo 1000mAh/g gehou word, en die doeltreffendheid van die Coulomb is naby 99,9%.

3, gevolgtrekking

As bindmiddel kan CMC-materiaal gebruik word in verskillende soorte elektrode-materiale soos natuurlike grafiet, meso-fase koolstofmikrosfere (MCMB), litiumtitanaat, tin-gebaseerde silikon-gebaseerde anodemateriaal en litium ysterfosfaatanodemateriaal, wat die battery kan verbeter kapasiteit, siklusstabiliteit en siklusleeftyd in vergelyking met PYDF. Dit is voordelig vir die termiese stabiliteit, elektriese geleidingsvermoë en elektrochemiese eienskappe van CMC -materiale. Daar is twee hoofmeganismes vir CMC om die werkverrigting van litiumioonbatterye te verbeter:

(1) die stabiele bindingsprestasie van CMC skep 'n noodsaaklike voorvereiste vir die verkryging van stabiele batteryprestasie;

(2) CMC het goeie elektron- en ioongeleiding en kan LI -oordrag bevorder