Defnyddiau CMC yn y Diwydiant Batri

Beth yw sodiwm carboxymethyl cellwlos?

Sodiwm Carboxymethyl cellwlos, (a elwir hefyd yn: Carboxymethyl cellwlos sodiwm halen, Carboxymethyl cellwlos, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose) yw'r mathau mwyaf eang a ddefnyddir yn y byd o ffibr, dos o uchafswm.

Mae Cmc-na yn ddeilliad cellwlos gyda gradd polymerization o 100 ~ 2000 a phwysau moleciwlaidd o 242.16. Powdr ffibrog neu ronynnog gwyn. Heb arogl, di-flas, di-flas, hygrosgopig, anhydawdd mewn toddyddion organig. Mae'r papur hwn yn bennaf i ddeall cymhwyso sodiwm carboxymethyl cellwlos mewn manylion batri ïon lithiwm.

Cynnydd wrth gymhwyso cellwlos Sodiwm carboxymethyl CMCmewn batris ïon lithiwm

Ar hyn o bryd, mae fflworid polyvinylidene [pVDF, (CH: A CF:)] yn cael ei ddefnyddio'n eang fel rhwymwr wrth gynhyrchu batris ïon lithiwm. . Nid yn unig y mae PVDF yn ddrud, mae angen ei ddefnyddio hefyd yn y broses o gymhwyso ffrwydrol, sy'n gyfeillgar i'r amgylchedd o doddyddion organig, megis N methyl y mae'r ketone alcan (NMp) a gofynion lleithder aer ar gyfer proses gynhyrchu yn llym, hefyd yn hawdd gyda gwreiddio lithiwm metel, lithiwm graffit adwaith eilaidd, yn enwedig yng nghyflwr tymheredd uchel, risg digymell o redeg i ffwrdd thermol. Defnyddir sodiwm carboxymethyl cellwlos (CMC), rhwymwr sy'n hydoddi mewn dŵr, yn lle pVDF ar gyfer deunyddiau electrod, a all osgoi defnyddio NMp, lleihau costau a lleihau llygredd amgylcheddol. Ar yr un pryd, nid oes angen lleithder amgylcheddol ar y broses gynhyrchu, ond gall hefyd wella gallu'r batri, ymestyn y bywyd beicio. Yn y papur hwn, adolygwyd rôl CMC ym mherfformiad batri ïon lithiwm, a chrynhowyd mecanwaith gwella perfformiad batri CMC o'r agweddau ar sefydlogrwydd thermol, dargludedd trydanol a nodweddion electrocemegol.

1. Strwythur a pherfformiad CMC

1) strwythur CMC

Yn gyffredinol, mae CMC yn cael ei ddosbarthu yn ôl gwahanol raddau o amnewid (Ds), ac mae Ds yn effeithio'n fawr ar forffoleg a pherfformiad y cynnyrch. Roedd LXie et al. astudio'r CMC gyda Ds o wahanol barau H o Na. Dangosodd canlyniadau dadansoddiad SEM fod CMC-Li-1 (Ds = 1.00) yn cyflwyno strwythur gronynnog, a chyflwynodd CMC-Li-2 (Ds = 0.62) strwythur llinellol. Profodd ymchwil M. E et al fod CMC. Gall rwber Styrene butadiene (SBR) atal crynhoad Li: O a sefydlogi strwythur y rhyngwyneb, sy'n fuddiol i'r perfformiad electrocemegol.

2) perfformiad CMC

2.1)Sefydlogrwydd thermol

Roedd Zj Han et al. astudio sefydlogrwydd thermol rhwymwyr gwahanol. Mae tymheredd critigol pVDF tua 4500C. Wrth gyrraedd 500 ℃, mae dadelfennu cyflym yn digwydd ac mae'r màs yn cael ei leihau tua 70%. Pan gyrhaeddodd y tymheredd 600 ℃, gostyngwyd y màs ymhellach 70%. Pan gyrhaeddodd y tymheredd 300oC, gostyngwyd màs CMC-Li 70%. Pan gyrhaeddodd y tymheredd 400 ℃, gostyngwyd màs CMC-Li 10%. Mae'n haws dadelfennu CMCLi na pVDF ar ddiwedd oes y batri.

2.2 )Y dargludedd trydanol

S. Chou et al. Dangosodd canlyniadau profion fod gwrthedd CMCLI-1, CMC-Li-2 a pVDF yn 0.3154 Mn·m a 0.2634 Mn, yn y drefn honno. M a 20.0365 Mn·m, sy'n dangos bod gwrthedd PVDF yn uwch na gwrthiant CMCLi, mae dargludedd CMC-LI yn well na pVDF, ac mae dargludedd CMCLI.1 yn is na CMCLI.2.

2.3)Perfformiad electrocemegol

Roedd FM Courtel et al. astudio cromliniau folteddametreg cylchol electrodau poly-sylffonad (AQ) pan ddefnyddiwyd rhwymwyr gwahanol. Mae gan wahanol rwymwyr adweithiau ocsideiddio a lleihau gwahanol, felly mae'r potensial brig yn wahanol. Yn eu plith, potensial ocsideiddio CMCLi yw 2.15V, a'r potensial lleihau yw 2.55V. Potensial ocsideiddio a photensial lleihau pVDF oedd 2.605 V a 1.950 V yn y drefn honno. O'i gymharu â chromliniau voltammetry cylchol y ddau waith blaenorol, roedd gwahaniaeth potensial brig yr uchafbwynt lleihau ocsidiad pan ddefnyddiwyd rhwymwr CMCLi yn llai na'r hyn pan ddefnyddiwyd pVDF, sy'n dangos bod yr adwaith yn llai rhwystredig a rhwymwr CMCLi yn fwy ffafriol i digwyddiad yr adwaith ocsideiddio-lleihau.

2. Effaith cais a mecanwaith CMC

1) Effaith cais

Pj Suo et al. astudio perfformiad electrocemegol deunyddiau cyfansawdd Si / C pan ddefnyddiwyd pVDF a CMC fel rhwymwyr, a chanfod bod gan y batri sy'n defnyddio CMC gapasiti penodol cildroadwy o 700mAh / g am y tro cyntaf a'i fod yn dal i fod â 597mAh / g ar ôl cylchoedd 4O, sydd yn well na'r batri gan ddefnyddio pVDF. Jh Lee et al. astudio dylanwad Ds o CMC ar sefydlogrwydd ataliad graffit a chredai fod ansawdd hylif yr ataliad yn cael ei bennu gan Ds. Ar DS isel, mae gan CMC briodweddau hydroffobig cryf, a gall gynyddu'r adwaith ag arwyneb graffit pan ddefnyddir dŵr fel cyfryngau. Mae gan CMC fanteision hefyd o ran cynnal sefydlogrwydd priodweddau cylchol deunyddiau anod aloi silicon - tun. Paratowyd yr electrodau NiO gyda chrynodiadau gwahanol (0.1mouL, 0.3mol/L a 0.5mol/L) CMC a rhwymwr PVDF, a'u gwefru a'u gollwng ar 1.5-3.5V gyda cherrynt o 0.1c. Yn ystod y cylch cyntaf, roedd cynhwysedd y gell rhwymwr pVDF yn uwch na chynhwysedd cell rhwymwr CMC. Pan fydd nifer y cylchoedd yn cyrraedd lO, mae cynhwysedd rhyddhau rhwymwr pVDF yn gostwng yn amlwg. Ar ôl cylchoedd 4JD, gostyngodd galluoedd rhyddhau penodol rhwymwyr 0.1movL, 0.3MOUL a 0.5MovLPVDF i 250mAh/g, 157mAtv 'g a 102mAh/g, yn y drefn honno: Gallu rhyddhau penodol batris â 0.1 moL/L, 0.3 moL/L, a chadwyd rhwymwr 0.5 moL/LCMC ar 698mAh/g, 555mAh/g a 550mAh/g, yn y drefn honno.

Defnyddir rhwymwr CMC ar LiTI0. : a nanoronynnau SnO2 mewn cynhyrchu diwydiannol. Gan ddefnyddio CMC fel rhwymwr, LiFepO4 a Li4TI50l2 fel deunyddiau gweithredol cadarnhaol a negyddol, yn y drefn honno, a defnyddio pYR14FS1 fel electrolyt gwrth-fflam, cafodd y batri ei feicio 150 gwaith ar gyfredol o 0.1c ar 1.5v ~ 3.5V ar dymheredd, a'r positif penodol cadwyd y cynhwysedd ar 140mAh/g. Ymhlith amrywiol halwynau metel yn CMC, mae CMCLi yn cyflwyno ïonau metel eraill, a all atal “adwaith cyfnewid (vii)” mewn electrolyte yn ystod cylchrediad.

2) Mecanwaith gwella perfformiad

Gall rhwymwr CMC Li wella perfformiad electrocemegol electrod sylfaen AQ mewn batri lithiwm. M. E et al. Cynhaliodd -4 astudiaeth ragarweiniol ar y mecanwaith a chynigiodd fodel o ddosbarthiad CMC-Li yn yr electrod AQ. Daw perfformiad da CMCLi o effaith bondio cryf bondiau hydrogen a gynhyrchir gan OH, sy'n cyfrannu at ffurfio strwythurau rhwyll yn effeithlon. Ni fydd y hydrophilic CMC-Li yn hydoddi yn yr electrolyt organig, felly mae ganddo sefydlogrwydd da yn y batri, ac mae ganddo adlyniad cryf i'r strwythur electrod, sy'n gwneud y batri yn cael sefydlogrwydd da. Mae gan rhwymwr Cmc-li ddargludedd Li da oherwydd bod yna nifer fawr o grwpiau swyddogaethol ar gadwyn moleciwlaidd CMC-Li. Yn ystod rhyddhau, mae dwy ffynhonnell o sylweddau effeithiol yn gweithredu gyda Li: (1) Li yn yr electrolyte; (2) Li ar y gadwyn moleciwlaidd o CMC-Li ger canol effeithiol y sylwedd gweithredol.

Bydd adwaith grŵp hydroxyl a grŵp hydroxyl yn rhwymwr carboxymethyl CMC-Li yn ffurfio bond cofalent; O dan weithred grym maes trydan, gall U drosglwyddo ar y gadwyn moleciwlaidd neu gadwyn moleciwlaidd cyfagos, hynny yw, ni fydd y strwythur cadwyn moleciwlaidd yn cael ei niweidio; Yn y pen draw, bydd Lj yn bondio i'r gronyn AQ. Mae hyn yn dangos bod cymhwyso CMCLi nid yn unig yn gwella effeithlonrwydd trosglwyddo Li, ond hefyd yn gwella cyfradd defnyddio AQ. Po uchaf yw cynnwys cH: COOLi a 10Li yn y gadwyn moleciwlaidd, y trosglwyddiad Li hawsaf. M. Arrmand et al. yn credu y gallai cyfansoddion organig o -COOH neu OH adweithio ag 1 Li yn y drefn honno a chynhyrchu 1 C00Li neu 1 0Li ar botensial isel. Er mwyn archwilio ymhellach fecanwaith rhwymwr CMCLi mewn electrod, defnyddiwyd CMC-Li-1 fel deunydd gweithredol a chafwyd casgliadau tebyg. Mae Li yn adweithio ag un cH, COOH ac un 0H o CMC Li ac yn cynhyrchu ch: COOLi ac un 0 “yn y drefn honno, fel y dangosir yn hafaliadau (1) a (2)

Wrth i nifer y cH, COOLi, ac OLi gynyddu, mae THE DS o CMC-Li yn cynyddu. Mae hyn yn dangos bod yr haen organig sy'n cynnwys rhwymwr wyneb gronynnau AQ yn bennaf yn dod yn fwy sefydlog ac yn haws i drosglwyddo Li. Mae CMCLi yn bolymer dargludol sy'n darparu llwybr cludo i Li gyrraedd wyneb gronynnau AQ. Mae gan rwymwyr CMCLi ddargludedd electronig ac ïonig da, sy'n arwain at berfformiad electrocemegol da a bywyd beicio hir electrodau CMCLi. Roedd JS Bridel et al. paratoi anod batri ïon lithiwm gan ddefnyddio deunyddiau cyfansawdd silicon / carbon / polymer gyda gwahanol rwymwyr i astudio dylanwad y rhyngweithio rhwng silicon a pholymer ar berfformiad cyffredinol y batri, a chanfod bod gan CMC y perfformiad gorau pan gaiff ei ddefnyddio fel rhwymwr. Mae bond hydrogen cryf rhwng silicon a CMC, sydd â gallu hunan-iacháu a gall addasu straen cynyddol y deunydd yn ystod y broses feicio i gynnal sefydlogrwydd y strwythur deunydd. Gyda CMC fel rhwymwr, gellir cadw cynhwysedd anod silicon uwchlaw 1000mAh / g mewn o leiaf 100 o gylchoedd, ac mae effeithlonrwydd coulomb yn agos at 99.9%.

3, casgliad

Fel rhwymwr, gellir defnyddio deunydd CMC mewn gwahanol fathau o ddeunyddiau electrod megis graffit naturiol, microsfferau carbon meso-cam (MCMB), titanate lithiwm, deunydd anod silicon wedi'i seilio ar dun a deunydd anod ffosffad haearn lithiwm, a all wella'r batri capasiti, sefydlogrwydd beiciau a bywyd beicio o gymharu â pYDF. Mae'n fuddiol i sefydlogrwydd thermol, dargludedd trydanol a phriodweddau electrocemegol deunyddiau CMC. Mae dau brif fecanwaith i CMC wella perfformiad batris ïon lithiwm:

(1) Mae perfformiad bondio sefydlog CMC yn creu rhagofyniad angenrheidiol ar gyfer cael perfformiad batri sefydlog;

(2) Mae gan CMC ddargludedd electron ac ïon da a gall hyrwyddo trosglwyddiad Li