CMC usa in l'industria di batterie

Cosa hè a sodium carboxymethyl cellulosa?

Sodium Carboxymethyl cellulosa, (chjamatu ancu: Carboxymethyl cellulosa sodium sale, Carboxymethyl cellulosa, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose) hè i tipi di fibra più largamente usati in u mondu, dosage di massimu.

Cmc-na hè un derivatu di cellulosa cù un gradu di polimerizazione di 100 ~ 2000 è un pesu moleculare di 242,16. Polvere fibrosa o granulosa bianca. Inodore, insapore, insapore, igroscopicu, insolubile in solventi organici. Stu documentu principarmenti à capisce l 'applicazzioni di sodium carboxymethyl cellulosa in lithium ion batterie détails.

Prugressu in l'applicazione di a sodium carboxymethyl cellulosa CMCin batterie di lithium ion

Attualmente, u fluoruru di polyvinylidene [pVDF, (CH: A CF:)] hè largamente utilizatu cum'è legante in a produzzione di batterie di lithium ion. . PVDF ùn hè micca solu caru, ma ancu bisognu à aduprà in u prucessu di applicazione di splusivi, amichevuli à l'ambiente di solventi organici, cum'è N methyl chì l'alkane cetone (NMp) è i requisiti di umidità di l'aria per u prucessu di produzzione strettamente, ancu facilmente cù incrustati. lithium metallu, lithium graphite reazzione secundaria, soprattuttu in a cundizione di alta temperatura, un risicu spontanea di runaway termale. A sodium carboxymethyl cellulosa (CMC), un legante soluble in acqua, hè aduprata cum'è sustitutu di pVDF per i materiali di l'elettrodi, chì ponu evità l'usu di NMp, riduce i costi è riduce a contaminazione ambientale. À u listessu tempu, u prucessu di pruduzzione ùn hà micca bisognu di umidità ambientale, ma pò ancu migliurà a capacità di a bateria, allargà a vita di u ciclu. In questu articulu, u rolu di CMC in a prestazione di a batteria di ioni di lithium hè statu rivedutu, è u mecanismu di CMC chì migliurà u rendiment di a bateria hè stata riassunta da l'aspetti di stabilità termica, conduttività elettrica è caratteristiche elettrochimiche.

1. Struttura è prestazione di CMC

1) struttura CMC

CMC hè generalmente classificatu per un gradu di sustituzione (Ds), è a morfologia di u produttu è u rendiment sò assai affettati da Ds. LXie et al. studiatu THE CMC cù Ds di diverse H coppie di Na. I risultati di l'analisi SEM anu dimustratu chì CMC-Li-1 (Ds = 1.00) presentava struttura granulare, è CMC-Li-2 (Ds = 0.62) presentava struttura lineare. A ricerca di M. E et al pruvò chì CMC. Gomma stirene butadiene (SBR) pò inibisce l'agglomerazione di Li: O è stabilizzà a struttura di l'interfaccia, chì hè benefica per u funziunamentu elettrochimicu.

2) Prestazione CMC

2.1)Stabilità termica

Zj Han et al. hà studiatu a stabilità termica di diversi leganti. A temperatura critica di pVDF hè di circa 4500C. Quandu si ghjunghje à 500 ℃, si faci una rapida descomposizione è a massa hè ridutta da circa 70%. Quandu a temperatura hà righjuntu 600 ℃, a massa hè stata più ridutta di 70%. Quandu a temperatura hà righjuntu 300oC, a massa di CMC-Li hè stata ridutta da 70%. Quandu a temperatura hà righjuntu 400 ℃, a massa di CMC-Li hè stata ridutta da 10%. CMCLi hè più facilmente decompostu cà pVDF à a fine di a vita di a bateria.

2.2)A conduttività elettrica

S. Chou et al. I risultati di a prova di 's anu dimustratu chì a resistività di CMCLI-1, CMC-Li-2 è pVDF eranu 0,3154 Mn·m è 0,2634 Mn, rispettivamente. M è 20.0365 Mn·m, chì indicanu chì a resistività di pVDF hè più altu ch'è quellu di CMCLi, a conductività di CMC-LI hè megliu cà quella di pVDF, è a conductività di CMCLI.1 hè più bassu di quella di CMCLI.2.

2.3)Prestazione elettrochimica

FM Courtel et al. hà studiatu e curve di voltammometria ciclica di l'elettrodi basati in poly-sulfonate (AQ) quandu sò stati utilizati diversi leganti. Diversi leganti anu riazzioni d'ossidazione è riduzzione diffirenti, cusì u potenziale di punta hè diversu. Frà elli, u putenziale di oxidazione di CMCLi hè 2.15V, è u putenziale di riduzzione hè 2.55V. U potenziale di oxidazione è u putenziale di riduzzione di pVDF eranu 2.605 V è 1.950 V rispettivamente. In cunfrontu cù e curve di voltammometria ciclica di i dui tempi precedenti, a differenza di potenziale di u piccu di u piccu di riduzzione di l'ossidazione quandu u liant CMCLi hè stata utilizata era più chjuca di quella quandu u pVDF hè stata utilizata, chì indica chì a reazione hè stata menu ostacolata è u ligatu CMCLi hè più favurevule à l'occurrence di a reazzione d'ossidazione-riduzzione.

2. Applicazione effettu è miccanisimu di CMC

1) Effettu di l'applicazione

Pj Suo et al. hà studiatu u funziunamentu elettrochimicu di materiali compositi Si / C quandu pVDF è CMC sò stati usati cum'è leganti, è truvò chì a bateria chì usava CMC avia una capacità specifica reversibile di 700mAh / g per a prima volta è avia sempre 597mAh / g dopu à 4O cicli, chì era superiore à a bateria cù pVDF. Jh Lee et al. hà studiatu l'influenza di Ds di CMC nantu à a stabilità di a sospensjoni di grafite è hà cridutu chì a qualità di u liquidu di a sospensjoni hè stata determinata da Ds. A bassa DS, CMC hà forti proprietà idrofobiche, è ponu aumentà a reazione cù a superficia di grafite quandu l'acqua hè usata cum'è media. CMC hà ancu vantaghji in mantene a stabilità di e proprietà cicliche di i materiali di l'anodu in lega di siliciu - stagno. L'elettrodi NiO sò stati preparati cù diverse cuncentrazioni (0.1mouL, 0.3mol/L è 0.5mol/L) CMC è pVDF binder, è caricati è scaricati à 1.5-3.5V cun un currente di 0.1c. Duranti u primu ciculu, a capacità di a cellula pVDF era più altu ch'è quella di a cellula CMC. Quandu u numeru di ciculi righjunghji lO, a capacità di scaricamentu di u binder pVDF diminuisce ovviamente. Dopu à i cicli 4JD, e capacità di scaricamentu specifichi di i leganti 0.1movL, 0.3MOUL è 0.5MovLPVDF diminuinu à 250mAh/g, 157mAtv 'g è 102mAh/g, rispettivamente: A capacità specifica di scaricamentu di batterie cù 0.1 moL/L, 0.3 moL/L è 0.5 moL / LCMC binder sò stati manteni à 698mAh / g, 555mAh / g è 550mAh / g, rispettivamente.

U binder CMC hè adupratu nantu à LiTI0. : è nanoparticles SnO2 in a pruduzzioni industriale. Utilizendu CMC cum'è legante, LiFepO4 è Li4TI50l2 cum'è materiali attivi pusitivi è negativi, rispettivamente, è utilizendu pYR14FS1 cum'è elettrolitu ignifugo, a bateria hè stata ciclata 150 volte à una corrente di 0.1c à 1.5v ~ 3.5V à a temperatura, è u specificu pusitivu. A capacità hè stata mantinuta à 140mAh / g. Trà i diversi sali di metalli in CMC, CMCLi introduce altri ioni di metalli, chì ponu inibisce a "reazzione di scambiu (vii)" in l'elettroliti durante a circulazione.

2) Meccanismu di migliione di u rendiment

CMC Li binder pò migliurà a prestazione elettrochimica di l'elettrodu di basa AQ in a batteria di lithium. M. E et al. -4 hà realizatu un studiu preliminariu nantu à u mecanismu è prupostu un mudellu di a distribuzione di CMC-Li in l'elettrodu AQ. U bonu rendimentu di CMCLi vene da u forte effettu di ligame di i ligami d'idrogenu pruduciutu da un OH, chì cuntribuisci à a furmazione efficiente di strutture di maglia. L'idrofilu CMC-Li ùn si dissolve micca in l'elettroliti organici, cusì hà una bona stabilità in a bateria, è hà una forte aderenza à a struttura di l'elettrodu, chì face chì a bateria hà una bona stabilità. U binder Cmc-li hà una bona conduttività Li perchè ci sò un gran numaru di gruppi funziunali nantu à a catena molecular di CMC-Li. Durante u scaricamentu, ci sò dui fonti di sustanzi efficaci chì agisce cù Li: (1) Li in l'elettrolitu; (2) Li nantu à a catena molekulari di CMC-Li vicinu à u centru efficace di a sustanza attiva.

A reazione di u gruppu idrossile è di u gruppu idrossile in carboxymethyl CMC-Li binder furmà un ligame covalente; Sutta l'azzione di forza di u campu elettricu, U pò trasfiriri nantu à a catena moleculare o a catena moleculare adiacente, vale à dì, a struttura di a catena moleculare ùn serà micca dannata; Eventualmente, Lj si ligherà à a particella AQ. Questu indica chì l'applicazione di CMCLi ùn solu migliurà l'efficienza di trasferimentu di Li, ma ancu migliurà a rata d'utilizazione di AQ. U più altu u cuntenutu di chH: COOLi è 10Li in a catena moleculare, u trasferimentu Li più faciule. M. Arrmand et al. cridutu chì cumposti urganica di -COOH o OH pudia riagisce cù 1 Li rispittivamenti è pruduce 1 C00Li o 1 0Li à bassu putenziale. Per spiegà ulteriormente u mecanismu di a legante CMCLi in l'elettrodu, CMC-Li-1 hè stata utilizata cum'è materiale attivu è sò stati ottenuti cunclusioni simili. Li reagisce cù un cH, COOH è un 0H da CMC Li è genera chH: COOLi è unu 0 "rispettivamente, cum'è mostratu in l'equazioni (1) è (2)

Quandu u numeru di chH, COOLi è OLi aumenta, u DS di CMC-Li aumenta. Stu mostra chì a strata urganica cumpostu principarmenti di particella AQ legante superficia diventa più stabile è più faciuli à trasfiriri Li. CMCLi hè un polimeru conduttivu chì furnisce una strada di trasportu per Li per ghjunghje à a superficia di particelle AQ. I leganti CMCLi anu una bona conduttività elettronica è ionica, chì si traduce in una bona prestazione elettrochimica è una longa vita di ciclu di l'elettrodi CMCLi. JS Bridel et al. hà preparatu l'anodu di a batteria di ioni di lithium cù materiali compositi di silicium / carbone / polimeru cù diversi leganti per studià l'influenza di l'interazzione trà u siliciu è u polimeru nantu à u rendiment generale di a batteria, è truvò chì CMC hà avutu u megliu rendimentu quandu s'utilice cum'è legante. Ci hè un forte ligame d'idrogenu trà u siliciu è u CMC, chì hà una capacità di autoguarigione è pò aghjustà u stress crescente di u materiale durante u prucessu di ciclismu per mantene a stabilità di a struttura di u materiale. Cù CMC cum'è legante, a capacità di l'anodu di siliciu pò esse mantinutu sopra 1000mAh / g in almenu 100 cicli, è l'efficienza di coulomb hè vicinu à 99.9%.

3, cunclusione

Cum'è un legante, u materiale CMC pò esse usatu in diversi tipi di materiali elettrodi cum'è grafite naturali, microsfere di carbone meso-fase (MCMB), titanate di litiu, materiale anodu basatu in silicuu di stagnu è materiale anodu di fosfatatu di ferru di litiu, chì ponu migliurà a bateria. capacità, stabilità di u ciclu è a vita di u ciclu cumparatu cù pYDF. Hè benefica per a stabilità termale, a conduttività elettrica è e proprietà elettrochimiche di i materiali CMC. Ci hè dui meccanismi principali per CMC per migliurà a prestazione di e batterie di lithium ion:

(1) A prestazione di ligame stabile di CMC crea un prerequisite necessariu per ottene un rendimentu stabile di a batteria;

(2) CMC hà una bona conductività di l'elettroni è ioni è pò prumove u trasferimentu di Li