Com a aglutinant principal dels materials d'elèctrodes negatius a base d'aigua, els productes CMC són àmpliament utilitzats pels fabricants de bateries nacionals i estrangers. La quantitat òptima d'aglutinant pot obtenir una capacitat de bateria relativament gran, una vida útil llarga i una resistència interna relativament baixa.
Binder és un dels materials funcionals auxiliars importants a les bateries d'ions de liti. És la principal font de les propietats mecàniques de tot l'elèctrode i té un impacte important en el procés de producció de l'elèctrode i el rendiment electroquímic de la bateria. La carpeta en si no té capacitat i ocupa una proporció molt petita a la bateria.
A més de les propietats adhesives dels aglutinants generals, els materials aglutinants d'elèctrodes de la bateria d'ions de liti també han de ser capaços de suportar la inflor i la corrosió de l'electròlit, així com resistir la corrosió electroquímica durant la càrrega i la descàrrega. Es manté estable en el rang de tensió de treball, de manera que no hi ha molts materials de polímer que es puguin utilitzar com a aglutinants d'elèctrodes per a bateries d'ions de liti.
Hi ha tres tipus principals d'aglutinants de bateries d'ions de liti que s'utilitzen àmpliament actualment: fluorur de polivinilidè (PVDF), emulsió de cautxú estirè-butadiè (SBR) i carboximetil cel·lulosa (CMC). A més, l'àcid poliacrílic (PAA), els aglutinants a base d'aigua amb poliacrilonitril (PAN) i el poliacrilat com a components principals també ocupen un mercat determinat.
Quatre característiques del CMC a nivell de bateria
A causa de la poca solubilitat en aigua de l'estructura àcida de la carboximetil cel·lulosa, per aplicar-la millor, CMC és un material molt utilitzat en la producció de bateries.
Com a aglutinant principal dels materials d'elèctrodes negatius a base d'aigua, els productes CMC són àmpliament utilitzats pels fabricants de bateries nacionals i estrangers. La quantitat òptima d'aglutinant pot obtenir una capacitat de bateria relativament gran, una vida útil llarga i una resistència interna relativament baixa.
Les quatre característiques de CMC són:
En primer lloc, CMC pot fer que el producte sigui hidròfil i soluble, completament soluble en aigua, sense fibres i impureses lliures.
En segon lloc, el grau de substitució és uniforme i la viscositat és estable, cosa que pot proporcionar una viscositat i una adhesió estables.
En tercer lloc, produir productes d'alta puresa amb baix contingut d'ions metàl·lics.
En quart lloc, el producte té una bona compatibilitat amb el làtex SBR i altres materials.
La carboximetil cel·lulosa de sodi CMC que s'utilitza a la bateria ha millorat qualitativament el seu efecte d'ús i, al mateix temps, li proporciona un bon rendiment d'ús, amb l'efecte d'ús actual.
El paper del CMC a les bateries
CMC és un derivat carboximetilat de la cel·lulosa, que normalment es prepara fent reaccionar cel·lulosa natural amb àlcali càustic i àcid monocloroacètic, i el seu pes molecular oscil·la entre milers i milions.
CMC és una pols de color blanc a groc clar, substància granular o fibrosa, que té una forta higroscopicitat i és fàcilment soluble en aigua. Quan és neutre o alcalina, la solució és un líquid d'alta viscositat. Si s'escalfa per sobre dels 80 ℃ durant molt de temps, la viscositat disminuirà i serà insoluble en aigua. Es torna marró quan s'escalfa a 190-205 °C, i carbonitza quan s'escalfa a 235-248 °C.
Com que CMC té les funcions d'engrossiment, unió, retenció d'aigua, emulsificació i suspensió en solució aquosa, s'utilitza àmpliament en els camps de la ceràmica, els aliments, la cosmètica, la impressió i el tenyit, la fabricació de paper, els tèxtils, els recobriments, els adhesius i la medicina, ceràmica final i bateries de liti El camp representa al voltant del 7%, comunament conegut com "glutamat monosòdic industrial".
ConcretamentCMCen bateria, les funcions de CMC són: dispersar el material actiu de l'elèctrode negatiu i l'agent conductor; efecte espessidor i anti-sedimentació sobre la purina d'elèctrodes negatius; ajudant a la vinculació; estabilitzant el rendiment de processament de l'elèctrode i ajudant a millorar el rendiment del cicle de la bateria; millorar la força de pelatge de la peça de pol, etc.
Rendiment i selecció de CMC
L'addició de CMC quan es fa la purín d'elèctrode pot augmentar la viscositat de la purín i evitar que la purín s'assenti. CMC descompondrà ions i anions de sodi en solució aquosa i la viscositat de la cola CMC disminuirà amb l'augment de la temperatura, que és fàcil d'absorbir la humitat i té poca elasticitat.
CMC pot tenir un paper molt bo en la dispersió del grafit d'elèctrodes negatius. A mesura que augmenta la quantitat de CMC, els seus productes de descomposició s'adheriran a la superfície de les partícules de grafit i les partícules de grafit es repel·liran mútuament a causa de la força electrostàtica, aconseguint un bon efecte de dispersió.
El desavantatge evident de CMC és que és relativament fràgil. Si s'utilitza tot el CMC com a aglutinant, l'elèctrode negatiu de grafit col·lapsarà durant el procés de premsat i tall de la peça polar, la qual cosa provocarà una greu pèrdua de pols. Al mateix temps, el CMC es veu molt afectat per la relació entre els materials de l'elèctrode i el valor del pH, i la làmina de l'elèctrode pot trencar-se durant la càrrega i la descàrrega, cosa que afecta directament la seguretat de la bateria.
Inicialment, l'aglutinant utilitzat per a l'agitació d'elèctrodes negatius era PVDF i altres aglutinants a base d'oli, però tenint en compte la protecció del medi ambient i altres factors, s'ha convertit en corrent general utilitzar aglutinants a base d'aigua per als elèctrodes negatius.
L'aglutinant perfecte no existeix, intenteu triar un aglutinant que compleixi els requisits de processament físic i electroquímic. Amb el desenvolupament de la tecnologia de les bateries de liti, així com els problemes de costos i protecció del medi ambient, els aglutinants a base d'aigua eventualment substituiran els aglutinants a base d'oli.
CMC dos processos de fabricació principals
Segons diferents mitjans d'eterificació, la producció industrial de CMC es pot dividir en dues categories: mètode a base d'aigua i mètode basat en dissolvent. El mètode que utilitza aigua com a mitjà de reacció s'anomena mètode de l'aigua, que s'utilitza per produir CMC mitjà alcalí i de baix grau. El mètode d'utilitzar dissolvent orgànic com a mitjà de reacció s'anomena mètode de dissolvent, que és adequat per a la producció de CMC de grau mitjà i alt. Aquestes dues reaccions es duen a terme en una amasadora, que pertany al procés de pastat i que actualment és el principal mètode per produir CMC.
Mètode mitjà d'aigua: un procés de producció industrial anterior, el mètode consisteix a reaccionar la cel·lulosa alcalina i l'agent d'eterificació en condicions d'àlcali lliure i aigua, que s'utilitza per preparar productes CMC de grau mitjà i baix, com ara detergents i agents d'encolat tèxtil Espereu . L'avantatge del mètode mitjà d'aigua és que els requisits de l'equip són relativament senzills i el cost és baix; el desavantatge és que, a causa de la manca d'una gran quantitat de medi líquid, la calor generada per la reacció augmenta la temperatura i accelera la velocitat de les reaccions laterals, donant lloc a una baixa eficiència d'eterificació i una mala qualitat del producte.
mètode de dissolvent; També conegut com a mètode de dissolvent orgànic, es divideix en mètode de pastat i mètode de purín segons la quantitat de diluent de reacció. La seva característica principal és que les reaccions d'alcalinització i eterificació es duen a terme sota la condició d'un dissolvent orgànic com a medi de reacció (diluent). Igual que el procés de reacció del mètode de l'aigua, el mètode del dissolvent també consta de dues etapes d'alcalització i eterificació, però el medi de reacció d'aquestes dues etapes és diferent. L'avantatge del mètode dissolvent és que omet els processos de remull, premsat, trituració i envelliment d'àlcali inherents al mètode de l'aigua, i l'alcalinització i l'eterificació es duen a terme a l'amassadora; el desavantatge és que la controlabilitat de la temperatura és relativament pobre i els requisits d'espai són relativament pobres. , cost més elevat.
Hora de publicació: 05-gen-2023