CMC gebruik in batterybedryf

Wat is natriumkarboksimetielsellulose?

Natrium Carboxymethyl sellulose, (ook genoem: Carboxymethyl sellulose natriumsout, Carboxymethyl sellulose, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose) is die wêreld se mees gebruikte tipes vesel, dosis van maksimum.

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 vraestel hoofsaaklik om die toepassing van natriumkarboksimetielsellulose in litiumioonbattery besonderhede te verstaan.

Vordering in toediening van natriumkarboksimetielsellulose CMCin litiumioonbatterye

Tans word polivinielideenfluoried [pVDF, (CH: A CF:)] wyd gebruik as bindmiddel in die vervaardiging van litiumioonbatterye. . PVDF is nie net duur nie, moet ook gebruik word in die proses van toepassing van plofstof, vriendelik vir die omgewing van organiese oplosmiddels, soos N metiel wat die alkaan ketoon (NMp) en lug humiditeit vereistes vir produksie proses streng, ook maklik met ingebed metaal litium, litium grafiet sekondêre reaksie, veral in die toestand van hoë temperatuur, 'n spontane risiko van termiese weghol. Natriumkarboksimetielsellulose (CMC), 'n wateroplosbare bindmiddel, word gebruik as 'n plaasvervanger van pVDF vir elektrodemateriaal, wat die gebruik van NMp kan vermy, koste kan verminder en omgewingsbesoedeling kan verminder. Terselfdertyd benodig die produksieproses nie omgewingsvogtigheid nie, maar kan dit ook die kapasiteit van die battery verbeter, die sikluslewe verleng. In hierdie vraestel is die rol van CMC in die werkverrigting van litiumioonbatterye hersien, en die meganisme van CMC wat batterywerkverrigting verbeter, 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 produk morfologie en prestasie word grootliks beïnvloed deur Ds. LXie et al. bestudeer DIE CMC met Ds van verskillende H-pare Na. SEM analise resultate het getoon dat CMC-Li-1 (Ds = 1.00) korrelstruktuur aangebied het, en CMC-Li-2 (Ds = 0.62) het lineêre struktuur aangebied. Die navorsing van M. E et al het bewys dat CMC. Styreenbutadieenrubber (SBR) kan die agglomerasie van Li:O inhibeer en die koppelvlakstruktuur stabiliseer, wat voordelig is vir die elektrochemiese werkverrigting.

2) CMC prestasie

2.1)Termiese stabiliteit

Zj Han et al. het die termiese stabiliteit van verskillende bindmiddels bestudeer. Die kritieke temperatuur van pVDF is ongeveer 4500C. Wanneer 500 ℃ bereik word, vind vinnige ontbinding plaas en die massa word met ongeveer 70% verminder. Toe die temperatuur 600 ℃ bereik het, is die massa verder verminder met 70%. Toe die temperatuur 300oC bereik het, is die massa van CMC-Li met 70% verminder. Toe die temperatuur 400 ℃ bereik het, is die massa van CMC-Li met 10% verminder. CMCLi word makliker ontbind as pVDF aan die einde van die batterylewe.

2.2)Die elektriese geleidingsvermoë

S. Chou et al. se 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. het die sikliese voltammetriekrommes van poli-sulfonaat (AQ) gebaseerde elektrodes bestudeer wanneer verskillende bindmiddels gebruik is. Verskillende bindmiddels het verskillende oksidasie- en reduksiereaksies, so die piekpotensiaal verskil. Onder hulle is die oksidasiepotensiaal van CMCLi 2.15V, en die reduksiepotensiaal is 2.55V. Die oksidasiepotensiaal en reduksiepotensiaal van pVDF was 2.605 V en 1.950 V onderskeidelik. In vergelyking met die sikliese voltammetriekrommes van die vorige twee kere, was die piekpotensiaalverskil van die oksidasie-reduksie-piek wanneer CMCLi-binder gebruik is kleiner as dié wanneer pVDF gebruik is, wat aandui dat die reaksie minder belemmer is en CMCLi-binder meer bevorderlik was vir die voorkoms van die oksidasie-reduksie reaksie.

2. Toepassingseffek en meganisme van CMC

1) Toepassingseffek

Pj Suo et al. het die elektrochemiese werkverrigting van Si/C saamgestelde materiale bestudeer wanneer pVDF en CMC as bindmiddels gebruik is, en gevind dat die battery wat CMC gebruik het vir die eerste keer 'n omkeerbare spesifieke kapasiteit van 700mAh/g en steeds 597mAh/g na 4O siklusse, 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 vloeistofkwaliteit van suspensie deur Ds bepaal is. By lae DS het CMC sterk hidrofobiese eienskappe, en kan die reaksie met grafietoppervlak verhoog wanneer water as medium gebruik word. CMC het ook voordele in die handhawing van die stabiliteit van die sikliese eienskappe van silikon - tinlegering anode materiale. Die NiO elektrodes is voorberei met verskillende konsentrasies (0.1mouL, 0.3mol/L en 0.5mol/L) CMC en pVDF bindmiddel, en gelaai en ontlaai teen 1.5-3.5V met 'n stroom van 0.1c. Tydens die eerste siklus was die kapasiteit van die pVDF-bindersel hoër as dié van die CMC-bindersel. Wanneer die aantal siklusse lO bereik, neem die ontladingskapasiteit van pVDF-bindmiddel duidelik af. Na 4JD-siklusse het die spesifieke ontladingskapasiteite van 0.1movL, 0.3MOUL en 0.5MovLPVDF bindmiddels afgeneem tot onderskeidelik 250mAh/g, 157mAtv 'g en 102mAh/g: Die ontlading spesifieke kapasiteit van batterye met 0.1 mol.L.L,/03 moL.L. en 0,5 mol/LCMC bindmiddel is gehou op 698mAh/g, 555mAh/g en 550mAh/g, onderskeidelik.

CMC-binder word op LiTI0 gebruik. : en SnO2 nanopartikels in industriële produksie. Met behulp van CMC as bindmiddel, LiFepO4 en Li4TI50l2 as positiewe en negatiewe aktiewe materiale, onderskeidelik, en die gebruik van pYR14FS1 as vlamvertragende elektroliet, is die battery 150 keer teen 'n stroom van 0.1c by 1.5v ~ 3.5V by temperatuur, en die positiewe spesifieke kapasitansie is op 140mAh/g gehandhaaf. Onder verskeie metaalsoute in CMC stel CMCLi ander metaalione bekend, wat "uitruilreaksie (vii)" in elektroliet tydens sirkulasie kan inhibeer.

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 werkverrigting van CMCLi kom van die sterk bindingseffek van waterstofbindings wat deur 'n OH geproduseer word, wat bydra tot die doeltreffende vorming van maasstrukture. Die hidrofiele CMC-Li sal nie in die organiese elektroliet oplos nie, so dit het 'n goeie stabiliteit in die battery, en het sterk adhesie aan die elektrodestruktuur, wat maak dat die battery 'n goeie stabiliteit het. Cmc-li bindmiddel het goeie Li-geleidingsvermoë omdat daar 'n groot aantal funksionele groepe op die molekulêre ketting van CMC-Li is. Tydens ontlading is daar twee bronne van effektiewe stowwe wat met Li inwerk: (1) Li in die elektroliet; (2) Li op die molekulêre ketting van CMC-Li naby die effektiewe middelpunt van die aktiewe stof.

Die reaksie van hidroksielgroep en hidroksielgroep in karboksimetiel CMC-Li bindmiddel sal kovalente binding vorm; Onder die werking van elektriese veldkrag kan U op die molekulêre ketting of aangrensende molekulêre ketting oordra, dit wil sê, die molekulêre kettingstruktuur sal 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 benuttingskoers van AQ verbeter. Hoe hoër die inhoud van cH: COOLi en 10Li in die molekulêre ketting, hoe makliker Li-oordrag. M. Arrmand et al. geglo dat organiese verbindings van -COOH of OH onderskeidelik met 1 Li kan reageer en 1 C00Li of 1 0Li by lae potensiaal kan produseer. Ten einde die meganisme van CMCLi bindmiddel in elektrode verder te verken, is CMC-Li-1 as aktiewe materiaal gebruik en soortgelyke gevolgtrekkings is verkry. Li reageer met een cH, COOH en een 0H vanaf CMC Li en genereer cH: COOLi en een 0 “onderskeidelik, soos getoon in vergelykings (1) en (2)

Soos die aantal cH, COOLi en OLi toeneem, neem DIE DS van CMC-Li toe. Dit toon dat die organiese laag wat hoofsaaklik uit AQ-deeltjie-oppervlakbindmiddel bestaan, meer stabiel word 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-binders het goeie elektroniese en ioniese geleidingsvermoë, wat goeie elektrochemiese werkverrigting en lang sikluslewe van CMCLi-elektrodes tot gevolg het. JS Bridel et al. het die anode van litiumioonbattery voorberei deur silikon/koolstof/polimeer saamgestelde materiale met verskillende bindmiddels te gebruik om die invloed van die interaksie tussen silikon en polimeer op die algehele werkverrigting van die battery te bestudeer, en gevind dat CMC die beste werkverrigting het wanneer 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 fietsryproses kan aanpas om die stabiliteit van die materiaalstruktuur te handhaaf. Met CMC as bindmiddel kan die kapasiteit van silikonanode in ten minste 100 siklusse bo 1000mAh/g gehou word, en die coulomb-doeltreffendheid is naby aan 99,9%.

3, gevolgtrekking

As 'n bindmiddel kan CMC-materiaal gebruik word in verskillende tipes elektrodemateriaal soos natuurlike grafiet, meso-fase koolstofmikrosfere (MCMB), litiumtitanaat, tingebaseerde silikongebaseerde anodemateriaal en litiumysterfosfaatanodemateriaal, wat die battery kan verbeter kapasiteit, siklusstabiliteit en sikluslewe 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 batterywerkverrigting;

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