Gigamit sa CMC sa Industriya sa Baterya

Unsa ang sodium carboxymethyl cellulose?

Ang Sodium Carboxymethyl cellulose, (gitawag usab nga: Carboxymethyl cellulose sodium salt, Carboxymethyl cellulose, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose) mao ang labing kaylap nga gigamit nga tipo sa fiber sa kalibutan, labing taas nga dosis.

Ang Cmc-na usa ka cellulose derivative nga adunay polymerization degree nga 100 ~ 2000 ug usa ka molekular nga gibug-aton nga 242.16. Puti nga fibrous o granular powder. Walay baho, walay lami, walay lami, hygroscopic, dili matunaw sa organic solvents. Kini nga papel nag-una aron masabtan ang paggamit sa sodium carboxymethyl cellulose sa mga detalye sa baterya sa lithium ion.

Pag-uswag sa paggamit sa Sodium carboxymethyl cellulose CMCsa lithium ion nga mga baterya

Sa pagkakaron, ang polyvinylidene fluoride [pVDF, (CH: A CF:)] kaylap nga gigamit isip binder sa paggama og lithium ion nga mga baterya. . Ang PVDF dili lamang mahal, kinahanglan usab nga gamiton sa proseso sa paggamit sa eksplosibo, mahigalaon sa palibot sa mga organikong solvent, sama sa N methyl nga ang alkane ketone (NMp) ug mga kinahanglanon sa humidity sa hangin alang sa proseso sa produksiyon nga hugot, dali usab nga gilakip. metal lithium, lithium graphite secondary reaksyon, ilabi na sa kahimtang sa hatag-as nga temperatura, usa ka kusog nga risgo sa kainit runaway. Ang sodium carboxymethyl cellulose (CMC), usa ka binder nga matunaw sa tubig, gigamit ingon usa ka kapuli sa pVDF alang sa mga materyales sa electrode, nga makalikay sa paggamit sa NMp, makunhuran ang gasto ug makunhuran ang polusyon sa kalikopan. Sa parehas nga oras, ang proseso sa produksiyon wala magkinahanglan og humidity sa kalikopan, apan mahimo usab nga mapauswag ang kapasidad sa baterya, mapalugwayan ang kinabuhi sa siklo. Niini nga papel, ang papel sa CMC sa paghimo sa lithium ion nga baterya gisusi, ug ang mekanismo sa CMC nga nagpauswag sa performance sa baterya gisumada gikan sa mga aspeto sa thermal stability, electrical conductivity ug electrochemical nga mga kinaiya.

1. Istruktura ug performance sa CMC

1) CMC nga istruktura

Ang CMC sa kasagaran giklasipikar pinaagi sa lain-laing ang-ang sa substitution (Ds), ug ang morpolohiya ug performance sa produkto apektado kaayo sa Ds. LXie ug uban pa. nagtuon sa THE CMC uban sa Ds sa lain-laing H pares sa Na. Ang mga resulta sa pag-analisar sa SEM nagpakita nga ang CMC-Li-1 (Ds = 1.00) nagpakita sa granular nga istruktura, ug ang CMC-Li-2 (Ds = 0.62) nagpresentar sa linear nga istruktura. Ang panukiduki sa M. Et al nagpamatuod nga ang CMC. Styrene butadiene rubber (SBR) makapugong sa agglomeration sa Li: O ug stabilize sa interface gambalay, nga mao ang mapuslanon sa electrochemical performance.

2) CMC performance

2.1)Thermal nga kalig-on

Zj Han ug uban pa. nagtuon sa thermal kalig-on sa lain-laing mga binders. Ang kritikal nga temperatura sa pVDF mga 4500C. Kung moabot sa 500 ℃, paspas nga pagkadunot mahitabo ug ang masa mikunhod sa mga 70%. Sa diha nga ang temperatura miabot sa 600 ℃, ang masa dugang nga pagkunhod sa 70%. Kung ang temperatura nakaabot sa 300oC, ang masa sa CMC-Li mikunhod sa 70%. Kung ang temperatura miabot sa 400 ℃, ang masa sa CMC-Li mikunhod sa 10%. Ang CMCLi mas dali nga madugta kaysa pVDF sa katapusan sa kinabuhi sa baterya.

2.2)Ang electrical conductivity

S. Chou ug uban pa. Ang resulta sa pagsulay nagpakita nga ang resistivity sa CMCLI-1, CMC-Li-2 ug pVDF maoy 0.3154 Mn·m ug 0.2634 Mn, matag usa. M ug 20.0365 Mn·m, nga nagpakita nga ang resistivity sa pVDF mas taas kay sa CMCLi, ang conductivity sa CMC-LI mas maayo kay sa pVDF, ug ang conductivity sa CMCLI.1 mas ubos kay sa CMCLI.2.

2.3)Electrochemical nga performance

FM Courtel ug uban pa. nagtuon sa cyclic voltammetry curves sa poly-sulfonate (AQ) based electrodes kung lain-laing binders ang gigamit. Ang lainlaing mga binder adunay lainlaing mga reaksyon sa oksihenasyon ug pagkunhod, busa lahi ang potensyal sa peak. Lakip niini, ang potensyal sa oksihenasyon sa CMCLi mao ang 2.15V, ug ang potensyal sa pagkunhod mao ang 2.55V. Ang potensyal sa oksihenasyon ug potensyal sa pagkunhod sa pVDF mao ang 2.605 V ug 1.950 V matag usa. Kung itandi sa cyclic voltammetry curves sa miaging duha ka beses, ang peak potential difference sa oxidation-reduction peak sa dihang gigamit ang CMCLi binder mas gamay kay sa dihang gigamit ang pVDF, nga nagpakita nga ang reaksyon dili kaayo mapugngan ug ang CMCLi binder mas makatabang sa ang panghitabo sa oxidation-reduction reaksyon.

2. Epekto sa aplikasyon ug mekanismo sa CMC

1) Epekto sa aplikasyon

Pj Suo ug uban pa. gitun-an ang electrochemical performance sa Si / C composite nga mga materyales sa dihang ang pVDF ug CMC gigamit isip binders, ug nakit-an nga ang baterya nga naggamit sa CMC adunay mabalik nga piho nga kapasidad nga 700mAh / g sa unang higayon ug aduna pa'y 597mAh / g human sa 4O nga mga siklo, nga mas labaw sa baterya gamit ang pVDF. Jh Lee ug uban pa. nagtuon sa impluwensya sa Ds sa CMC sa kalig-on sa graphite suspension ug nagtuo nga ang liquid nga kalidad sa suspension gitino ni Ds. Sa ubos nga DS, ang CMC adunay lig-on nga hydrophobic nga mga kabtangan, ug makadugang sa reaksyon sa graphite nga nawong kung ang tubig gigamit isip media. Ang CMC usab adunay mga bentaha sa pagpadayon sa kalig-on sa mga cyclic nga kabtangan sa silicon - tin alloy anode nga mga materyales. Ang mga electrodes sa NiO giandam nga adunay lainlaing mga konsentrasyon (0.1mouL, 0.3mol / L ug 0.5mol / L) CMC ug pVDF binder, ug gi-charge ug gi-discharge sa 1.5-3.5V nga adunay kasamtangan nga 0.1c. Sa una nga siklo, ang kapasidad sa pVDF binder cell mas taas kaysa sa CMC binder cell. Kung ang gidaghanon sa mga siklo moabot sa lO, ang kapasidad sa pagdiskarga sa pVDF binder klaro nga mikunhod. Human sa 4JD cycles, ang piho nga discharge nga mga kapasidad sa 0.1movL, 0.3MOUL ug 0.5MovLPVDF binders mikunhod ngadto sa 250mAh/g, 157mAtv 'g ug 102mAh/g, sa tinagsa: Ang discharge specific nga kapasidad sa mga baterya nga adunay 0.1 moL/L. ug 0.5 moL/LCMC binder gitipigan sa 698mAh/g, 555mAh/g ug 550mAh/g, sa tinagsa.

Ang CMC binder gigamit sa LiTI0. : ug SnO2 nanoparticle sa industriyal nga produksyon. Gigamit ang CMC isip binder, LiFepO4 ug Li4TI50l2 isip positibo ug negatibo nga aktibong mga materyales, matag usa, ug gamit ang pYR14FS1 isip flame retardant electrolyte, ang baterya gi-cycled sa 150 ka beses sa usa ka kasamtangan nga 0.1c sa 1.5v ~ 3.5V sa temperatura, ug ang positibo nga espesipiko ang kapasidad gipadayon sa 140mAh / g. Taliwala sa nagkalain-laing metal salts sa CMC, ang CMCLi nagpaila sa ubang mga metal ions, nga makapugong sa "exchange reaction (vii)" sa electrolyte atol sa sirkulasyon.

2) Mekanismo sa pagpalambo sa performance

Ang CMC Li binder makapauswag sa electrochemical performance sa AQ base electrode sa lithium battery. M. E ug uban pa. -4 nagpahigayon sa usa ka pasiuna nga pagtuon sa mekanismo ug gisugyot ang usa ka modelo sa pag-apod-apod sa CMC-Li sa AQ electrode. Ang maayo nga performance sa CMCLi naggikan sa lig-on nga bonding effect sa hydrogen bonds nga gihimo sa usa ka OH, nga nakatampo sa episyente nga pagporma sa mesh structures. Ang hydrophilic CMC-Li dili matunaw sa organikong electrolyte, mao nga kini adunay maayo nga kalig-on sa baterya, ug adunay lig-on nga adhesion sa electrode structure, nga naghimo sa baterya nga adunay maayo nga kalig-on. Ang Cmc-li binder adunay maayo nga Li conductivity tungod kay adunay daghang gidaghanon sa mga functional nga grupo sa molekular nga kadena sa CMC-Li. Atol sa pag-discharge, adunay duha ka tinubdan sa epektibong mga substansiya nga naglihok uban sa Li: (1) Li sa electrolyte; (2) Li sa molekular nga kadena sa CMC-Li duol sa epektibong sentro sa aktibong substansiya.

Ang reaksyon sa hydroxyl group ug hydroxyl group sa carboxymethyl CMC-Li binder mahimong covalent bond; Ubos sa aksyon sa kusog sa natad sa kuryente, mahimo’g ibalhin ni U ang kadena sa molekula o kasikbit nga kadena sa molekula, nga mao, ang istruktura sa kadena sa molekula dili madaot; Sa kadugayan, si Lj mogapos sa AQ nga partikulo. Kini nagpakita nga ang paggamit sa CMCLi dili lamang sa pagpalambo sa pagbalhin efficiency sa Li, apan usab sa pagpalambo sa utilization rate sa AQ. Kon mas taas ang sulod sa cH: COOLi ug 10Li sa molecular chain, mas sayon ​​ang Li transfer. M. Arrmand ug uban pa. nagtuo nga ang mga organikong compound sa -COOH o OH mahimong mo-react sa 1 Li matag usa ug makahimo og 1 C00Li o 1 0Li sa ubos nga potensyal. Aron sa dugang nga pagsusi sa mekanismo sa CMCLi binder sa electrode, CMC-Li-1 gigamit ingon nga aktibo nga materyal ug susama nga mga konklusyon nakuha. Ang Li nag-reaksyon sa usa ka cH, COOH ug usa ka 0H gikan sa CMC Li ug nagmugna og cH: COOLi ug usa ka 0 "sa matag usa, ingon sa gipakita sa mga equation (1) ug (2)

Samtang nagkadaghan ang cH, COOLi, ug OLi, ang DS sa CMC-Li modaghan. Kini nagpakita nga ang organic layer nga gilangkoban nag-una sa AQ particle surface binder nahimong mas lig-on ug mas sayon ​​sa pagbalhin sa Li. Ang CMCLi usa ka conductive polymer nga naghatag usa ka ruta sa transportasyon alang sa Li aron makaabut sa nawong sa mga partikulo sa AQ. Ang CMCLi binders adunay maayo nga electronic ug ionic conductivity, nga moresulta sa maayo nga electrochemical performance ug taas nga siklo sa kinabuhi sa CMCLi electrodes. JS Bridel ug uban pa. giandam ang anode sa lithium ion nga baterya gamit ang silicon / carbon / polymer composite nga mga materyales nga adunay lain-laing mga binders aron tun-an ang impluwensya sa interaksyon tali sa silicon ug polymer sa kinatibuk-ang performance sa baterya, ug nakit-an nga ang CMC adunay labing maayo nga performance kung gigamit isip binder. Adunay usa ka lig-on nga hydrogen bond tali sa silicon ug CMC, nga adunay abilidad sa pag-ayo sa kaugalingon ug mahimo’g i-adjust ang pagtaas sa stress sa materyal sa panahon sa proseso sa pagbisikleta aron mapadayon ang kalig-on sa istruktura sa materyal. Uban sa CMC ingon binder, ang kapasidad sa silicon anode mahimong ibutang sa ibabaw sa 1000mAh / g sa labing menos 100 ka mga siklo, ug ang coulomb efficiency duol sa 99.9%.

3, konklusyon

Ingon usa ka binder, ang materyal nga CMC mahimong magamit sa lainlaing mga lahi sa mga materyales sa electrode sama sa natural nga graphite, meso-phase carbon microspheres (MCMB), lithium titanate, tin-based nga silicon based anode nga materyal ug lithium iron phosphate anode nga materyal, nga makapauswag sa baterya. kapasidad, kalig-on sa siklo ug kinabuhi sa siklo itandi sa pYDF. Kini mapuslanon sa thermal stability, electrical conductivity ug electrochemical properties sa CMC nga mga materyales. Adunay duha ka nag-unang mekanismo alang sa CMC aron mapaayo ang pasundayag sa mga baterya sa lithium ion:

(1) Ang lig-on nga bonding performance sa CMC nagmugna sa usa ka gikinahanglan nga kinahanglanon alang sa pag-angkon sa lig-on nga performance sa baterya;

(2) Ang CMC adunay maayo nga electron ug ion conductivity ug makapauswag sa pagbalhin sa Li