সিএমসি ব্যাটারি শিল্পে ব্যবহার করে

সোডিয়াম কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ কি??

সোডিয়াম কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ, (এছাড়াও বলা হয়: কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ সোডিয়াম লবণ, কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ, সিএমসি, কার্বক্সিমিথাইল, সেলুলোজসোডিয়াম, সোডিয়ামসাল্টফক্যাবক্সিমিথাইল সেলুলোজ) হল বিশ্বের সর্বাধিক ব্যবহৃত ধরণের ফাইবার, সর্বাধিক ডোজ।

Cmc-na হল একটি সেলুলোজ ডেরিভেটিভ যার পলিমারাইজেশন ডিগ্রী 100~2000 এবং একটি আণবিক ওজন 242.16। সাদা তন্তু বা দানাদার পাউডার। গন্ধহীন, স্বাদহীন, স্বাদহীন, হাইগ্রোস্কোপিক, জৈব দ্রাবকগুলিতে অদ্রবণীয়। এই কাগজটি মূলত লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির বিবরণে সোডিয়াম কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজের প্রয়োগ বোঝার জন্য।

সোডিয়াম কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ প্রয়োগে অগ্রগতি সিএমসিলিথিয়াম আয়ন ব্যাটারিতে

বর্তমানে, পলিভিনাইলিডিন ফ্লোরাইড [pVDF, (CH: A CF:)] লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারি উৎপাদনে বাইন্ডার হিসেবে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। . PVDF শুধুমাত্র ব্যয়বহুল নয়, বিস্ফোরক প্রয়োগের প্রক্রিয়াতেও ব্যবহার করতে হবে, জৈব দ্রাবকের পরিবেশের জন্য বন্ধুত্বপূর্ণ, যেমন এন মিথাইল যা অ্যালকেন কিটোন (NMp) এবং উৎপাদন প্রক্রিয়ার জন্য বায়ুর আর্দ্রতার প্রয়োজনীয়তা কঠোরভাবে, সহজে এম্বেড করা সহ ধাতু লিথিয়াম, লিথিয়াম গ্রাফাইট গৌণ প্রতিক্রিয়া, বিশেষ করে উচ্চ তাপমাত্রার অবস্থায়, তাপীয় পলাতক হওয়ার স্বতঃস্ফূর্ত ঝুঁকি। সোডিয়াম কার্বক্সিমিথাইল সেলুলোজ (সিএমসি), একটি জল-দ্রবণীয় বাইন্ডার, ইলেক্ট্রোড সামগ্রীর জন্য pVDF এর বিকল্প হিসাবে ব্যবহৃত হয়, যা NMp ব্যবহার এড়াতে, খরচ কমাতে এবং পরিবেশ দূষণ কমাতে পারে। একই সময়ে, উত্পাদন প্রক্রিয়ার পরিবেশগত আর্দ্রতার প্রয়োজন হয় না, তবে ব্যাটারির ক্ষমতাও উন্নত করতে পারে, চক্রের জীবনকে দীর্ঘায়িত করতে পারে। এই কাগজে, লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির কর্মক্ষমতাতে CMC-এর ভূমিকা পর্যালোচনা করা হয়েছিল, এবং CMC-এর ব্যাটারি কর্মক্ষমতা উন্নত করার প্রক্রিয়া তাপীয় স্থিতিশীলতা, বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা এবং বৈদ্যুতিক রাসায়নিক বৈশিষ্ট্যগুলির দিক থেকে সংক্ষিপ্ত করা হয়েছিল।

1. CMC এর গঠন এবং কর্মক্ষমতা

1) CMC কাঠামো

CMC সাধারণত বিভিন্ন মাত্রার প্রতিস্থাপন (Ds) দ্বারা শ্রেণীবদ্ধ করা হয়, এবং পণ্যের রূপবিদ্যা এবং কর্মক্ষমতা Ds দ্বারা ব্যাপকভাবে প্রভাবিত হয়। LXie et al. Na এর বিভিন্ন H জোড়ার Ds দিয়ে CMC অধ্যয়ন করেছেন। SEM বিশ্লেষণের ফলাফল দেখিয়েছে যে CMC-Li-1 (Ds = 1.00) দানাদার কাঠামো উপস্থাপন করেছে, এবং CMC-Li-2 (Ds = 0.62) রৈখিক কাঠামো উপস্থাপন করেছে। M. E et al-এর গবেষণা প্রমাণ করেছে যে CMC. স্টাইরিন বুটাডিন রাবার (এসবিআর) Li: O এর জমাট বাঁধতে পারে এবং ইন্টারফেস গঠনকে স্থিতিশীল করতে পারে, যা ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পারফরম্যান্সের জন্য উপকারী।

2) CMC কর্মক্ষমতা

2.1)তাপীয় স্থিতিশীলতা

জেজে হান এট আল। বিভিন্ন বাইন্ডারের তাপীয় স্থিতিশীলতা অধ্যয়ন করে। pVDF এর সমালোচনামূলক তাপমাত্রা প্রায় 4500C। যখন 500℃ পৌঁছায়, দ্রুত পচন ঘটে এবং ভর প্রায় 70% কমে যায়। যখন তাপমাত্রা 600 ℃ পৌঁছেছে, তখন ভর আরও 70% হ্রাস পেয়েছে। তাপমাত্রা 300oC পৌঁছে গেলে, CMC-Li এর ভর 70% কমে যায়। যখন তাপমাত্রা 400 ℃ পৌঁছেছে, তখন CMC-Li এর ভর 10% কমে গেছে। CMCLi ব্যাটারি লাইফ শেষে pVDF এর তুলনায় আরও সহজে পচে যায়।

2.2)বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা

এস চৌ এট আল এর পরীক্ষার ফলাফলে দেখা গেছে যে CMCLI-1, CMC-Li-2 এবং pVDF এর প্রতিরোধ ক্ষমতা যথাক্রমে 0.3154 Mn·m এবং 0.2634 Mn। M এবং 20.0365 Mn·m, ইঙ্গিত করে যে pVDF-এর প্রতিরোধ ক্ষমতা CMCLi-এর চেয়ে বেশি, CMC-LI-এর পরিবাহিতা pVDF-এর চেয়ে ভাল, এবং CMCLI.1-এর পরিবাহিতা CMCLI.2-এর থেকে কম৷

2.3)ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কর্মক্ষমতা

এফএম কোর্টেল এট আল। পলি-সালফোনেট (AQ) ভিত্তিক ইলেক্ট্রোডের চক্রীয় ভোল্টমেট্রি কার্ভগুলি অধ্যয়ন করেছে যখন বিভিন্ন বাইন্ডার ব্যবহার করা হয়েছিল। বিভিন্ন বাইন্ডারের বিভিন্ন জারণ এবং হ্রাস প্রতিক্রিয়া আছে, তাই সর্বোচ্চ সম্ভাব্যতা ভিন্ন। তাদের মধ্যে, CMCLi-এর জারণ সম্ভাবনা 2.15V, এবং হ্রাস সম্ভাবনা 2.55V। pVDF এর জারণ সম্ভাবনা এবং হ্রাস সম্ভাবনা যথাক্রমে 2.605 V এবং 1.950 V ছিল। আগের দুই বারের সাইক্লিক ভোল্টমেট্রি কার্ভের সাথে তুলনা করে, যখন CMCLi বাইন্ডার ব্যবহার করা হয়েছিল তখন অক্সিডেশন-রিডাকশন পিকের সর্বোচ্চ সম্ভাব্য পার্থক্য pVDF ব্যবহার করার সময় তার চেয়ে ছোট ছিল, যা ইঙ্গিত করে যে প্রতিক্রিয়াটি কম বাধাগ্রস্ত হয়েছিল এবং CMCLi বাইন্ডারটি আরও সহায়ক ছিল। অক্সিডেশন-হ্রাস প্রতিক্রিয়ার ঘটনা।

2. CMC এর প্রয়োগের প্রভাব এবং প্রক্রিয়া

1) অ্যাপ্লিকেশন প্রভাব

Pj Suo et al. যখন pVDF এবং CMC বাইন্ডার হিসাবে ব্যবহার করা হয়েছিল তখন Si/C যৌগিক পদার্থের ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পারফরম্যান্স অধ্যয়ন করে এবং দেখা যায় যে CMC ব্যবহার করা ব্যাটারির প্রথমবার 700mAh/g এর বিপরীত ক্ষমতা ছিল এবং 4O চক্রের পরেও 597mAh/g ছিল, যা পিভিডিএফ ব্যবহার করে ব্যাটারির চেয়ে উচ্চতর ছিল। Jh Lee et al. গ্রাফাইট সাসপেনশনের স্থায়িত্বের উপর CMC-এর Ds-এর প্রভাব অধ্যয়ন করে এবং বিশ্বাস করে যে সাসপেনশনের তরল গুণমান Ds দ্বারা নির্ধারিত হয়। কম ডিএস-এ, CMC এর শক্তিশালী হাইড্রোফোবিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে এবং জলকে মিডিয়া হিসাবে ব্যবহার করা হলে গ্রাফাইট পৃষ্ঠের সাথে প্রতিক্রিয়া বৃদ্ধি করতে পারে। সিলিকন - টিন অ্যালয় অ্যানোড উপকরণগুলির চক্রীয় বৈশিষ্ট্যগুলির স্থিতিশীলতা বজায় রাখার ক্ষেত্রেও CMC-এর সুবিধা রয়েছে। NiO ইলেক্ট্রোডগুলি বিভিন্ন ঘনত্ব (0.1mouL, 0.3mol/L এবং 0.5mol/L) CMC এবং pVDF বাইন্ডারের সাথে প্রস্তুত করা হয়েছিল এবং 0.1c এর কারেন্ট সহ 1.5-3.5V এ চার্জ করা এবং ডিসচার্জ করা হয়েছিল। প্রথম চক্রের সময়, পিভিডিএফ বাইন্ডার সেলের ক্ষমতা সিএমসি বাইন্ডার সেলের চেয়ে বেশি ছিল। যখন চক্রের সংখ্যা lO এ পৌঁছায়, তখন pVDF বাইন্ডারের নিষ্কাশন ক্ষমতা স্পষ্টতই হ্রাস পায়। 4JD চক্রের পরে, 0.1movL, 0.3MOUL এবং 0.5MovLPVDF বাইন্ডারের নির্দিষ্ট ডিসচার্জ ক্ষমতা যথাক্রমে 250mAh/g, 157mAtv 'g এবং 102mAh/g-এ নেমে এসেছে: 0.3 moL/L0, moL/L এর সাথে ব্যাটারির ডিসচার্জ নির্দিষ্ট ক্ষমতা। এবং 0.5 moL/LCMC বাইন্ডার যথাক্রমে 698mAh/g, 555mAh/g এবং 550mAh/g এ রাখা হয়েছিল।

LiTI0 এ CMC বাইন্ডার ব্যবহার করা হয়। : এবং শিল্প উৎপাদনে SnO2 ন্যানো পার্টিকেল। বাইন্ডার হিসাবে CMC ব্যবহার করে, LiFepO4 এবং Li4TI50l2 যথাক্রমে ইতিবাচক এবং নেতিবাচক সক্রিয় উপাদান হিসাবে, এবং pYR14FS1 শিখা retardant ইলেক্ট্রোলাইট হিসাবে ব্যবহার করে, ব্যাটারিটি 1.5v ~ 3.5V তাপমাত্রায় 0.1c কারেন্টে 150 বার সাইকেল করা হয়েছিল, এবং ইতিবাচক নির্দিষ্ট। ক্যাপাসিট্যান্স 140mAh/g এ বজায় রাখা হয়েছিল। CMC-তে বিভিন্ন ধাতব লবণের মধ্যে, CMCLi অন্যান্য ধাতব আয়ন প্রবর্তন করে, যা সঞ্চালনের সময় ইলেক্ট্রোলাইটে "বিনিময় প্রতিক্রিয়া (vii)" বাধা দিতে পারে।

2) কর্মক্ষমতা উন্নতির প্রক্রিয়া

সিএমসি লি বাইন্ডার লিথিয়াম ব্যাটারিতে AQ বেস ইলেক্ট্রোডের ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল কর্মক্ষমতা উন্নত করতে পারে। এম ই এট আল -4 প্রক্রিয়াটির উপর একটি প্রাথমিক গবেষণা পরিচালনা করেছে এবং AQ ইলেক্ট্রোডে CMC-Li এর বিতরণের একটি মডেল প্রস্তাব করেছে। CMCLi এর ভালো কর্মক্ষমতা একটি OH দ্বারা উত্পাদিত হাইড্রোজেন বন্ডের শক্তিশালী বন্ধন প্রভাব থেকে আসে, যা জাল কাঠামোর দক্ষ গঠনে অবদান রাখে। হাইড্রোফিলিক সিএমসি-লি জৈব ইলেক্ট্রোলাইটে দ্রবীভূত হবে না, তাই এটির ব্যাটারিতে একটি ভাল স্থিতিশীলতা রয়েছে এবং ইলেক্ট্রোড কাঠামোতে শক্তিশালী আনুগত্য রয়েছে, যার ফলে ব্যাটারির একটি ভাল স্থিতিশীলতা রয়েছে। সিএমসি-লি বাইন্ডারের ভাল লি পরিবাহিতা রয়েছে কারণ সিএমসি-লির আণবিক শৃঙ্খলে প্রচুর সংখ্যক কার্যকরী গ্রুপ রয়েছে। স্রাবের সময়, লির সাথে কাজ করে কার্যকর পদার্থের দুটি উত্স রয়েছে: (1) ইলেক্ট্রোলাইটে লি; (2) সক্রিয় পদার্থের কার্যকরী কেন্দ্রের কাছে CMC-Li-এর আণবিক শৃঙ্খলে Li।

কার্বক্সিমিথাইল সিএমসি-লি বাইন্ডারে হাইড্রক্সিল গ্রুপ এবং হাইড্রক্সিল গ্রুপের বিক্রিয়া সমযোজী বন্ধন তৈরি করবে; বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের বলের ক্রিয়াকলাপের অধীনে, U আণবিক চেইন বা সংলগ্ন আণবিক শৃঙ্খলে স্থানান্তর করতে পারে, অর্থাৎ, আণবিক চেইন কাঠামো ক্ষতিগ্রস্ত হবে না; অবশেষে, Lj AQ কণার সাথে বন্ধন করবে। এটি ইঙ্গিত দেয় যে CMCLi-এর প্রয়োগ শুধুমাত্র Li-এর স্থানান্তর দক্ষতাকে উন্নত করে না, কিন্তু AQ-এর ব্যবহারের হারকেও উন্নত করে। আণবিক শৃঙ্খলে chH: COOLi এবং 10Li-এর বিষয়বস্তু যত বেশি, Li স্থানান্তর তত সহজ। এম. আরমান্ড এট আল। বিশ্বাস করা হয়েছিল যে -COOH বা OH এর জৈব যৌগগুলি যথাক্রমে 1 Li এর সাথে বিক্রিয়া করতে পারে এবং কম সম্ভাবনায় 1 C00Li বা 1 0Li উত্পাদন করতে পারে। ইলেক্ট্রোডে CMCLi বাইন্ডারের প্রক্রিয়াটি আরও অন্বেষণ করার জন্য, CMC-Li-1 সক্রিয় উপাদান হিসাবে ব্যবহৃত হয়েছিল এবং অনুরূপ সিদ্ধান্ত প্রাপ্ত হয়েছিল। Li CMC Li থেকে একটি cH, COOH এবং একটি 0H দিয়ে বিক্রিয়া করে এবং cH তৈরি করে: COOLi এবং একটি 0 “যথাক্রমে, সমীকরণ (1) এবং (2) এ দেখানো হয়েছে

ch, COOLi এবং OLi-এর সংখ্যা বাড়ার সাথে সাথে CMC-Li-এর DS বৃদ্ধি পায়। এটি দেখায় যে প্রধানত AQ কণা পৃষ্ঠের বাইন্ডার দ্বারা গঠিত জৈব স্তরটি আরও স্থিতিশীল এবং লি স্থানান্তর করা সহজ হয়। CMCLi হল একটি পরিবাহী পলিমার যা Li এর জন্য AQ কণার পৃষ্ঠে পৌঁছানোর জন্য একটি পরিবহন পথ প্রদান করে। CMCLi বাইন্ডারগুলির ভাল ইলেকট্রনিক এবং আয়নিক পরিবাহিতা রয়েছে, যার ফলে ভাল ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল পারফরম্যান্স এবং CMCLi ইলেক্ট্রোডের দীর্ঘ চক্র জীবন থাকে। JS Bridel et al. ব্যাটারির সামগ্রিক কর্মক্ষমতার উপর সিলিকন এবং পলিমারের মধ্যে মিথস্ক্রিয়া প্রভাব অধ্যয়ন করার জন্য বিভিন্ন বাইন্ডারের সাথে সিলিকন/কার্বন/পলিমার কম্পোজিট উপাদান ব্যবহার করে লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির অ্যানোড তৈরি করেছে এবং দেখা গেছে যে বাইন্ডার হিসাবে ব্যবহার করার সময় CMC-এর সর্বোত্তম কর্মক্ষমতা ছিল। সিলিকন এবং CMC এর মধ্যে একটি শক্তিশালী হাইড্রোজেন বন্ধন রয়েছে, যার স্ব-নিরাময় ক্ষমতা রয়েছে এবং উপাদান কাঠামোর স্থিতিশীলতা বজায় রাখতে সাইক্লিং প্রক্রিয়ার সময় উপাদানের ক্রমবর্ধমান চাপ সামঞ্জস্য করতে পারে। সিএমসি বাইন্ডার হিসাবে, সিলিকন অ্যানোডের ক্ষমতা কমপক্ষে 100টি চক্রের মধ্যে 1000mAh/g এর উপরে রাখা যেতে পারে এবং কুলম্ব দক্ষতা 99.9% এর কাছাকাছি।

3, উপসংহার

বাইন্ডার হিসাবে, সিএমসি উপাদান বিভিন্ন ধরণের ইলেক্ট্রোড উপাদান যেমন প্রাকৃতিক গ্রাফাইট, মেসো-ফেজ কার্বন মাইক্রোস্ফিয়ার (MCMB), লিথিয়াম টাইটানেট, টিন ভিত্তিক সিলিকন ভিত্তিক অ্যানোড উপাদান এবং লিথিয়াম আয়রন ফসফেট অ্যানোড উপাদান ব্যবহার করা যেতে পারে, যা ব্যাটারি উন্নত করতে পারে। ক্ষমতা, চক্র স্থায়িত্ব এবং চক্র জীবন pYDF তুলনায়. এটি সিএমসি উপকরণের তাপীয় স্থিতিশীলতা, বৈদ্যুতিক পরিবাহিতা এবং ইলেক্ট্রোকেমিক্যাল বৈশিষ্ট্যের জন্য উপকারী। লিথিয়াম আয়ন ব্যাটারির কর্মক্ষমতা উন্নত করার জন্য CMC-এর দুটি প্রধান প্রক্রিয়া রয়েছে:

(1) CMC এর স্থিতিশীল বন্ধন কর্মক্ষমতা স্থিতিশীল ব্যাটারি কর্মক্ষমতা পাওয়ার জন্য একটি প্রয়োজনীয় পূর্বশর্ত তৈরি করে;

(2) CMC এর ভাল ইলেক্ট্রন এবং আয়ন পরিবাহিতা রয়েছে এবং এটি লি স্থানান্তরকে উন্নীত করতে পারে