Ως κύριο συνδετικό υλικό αρνητικών ηλεκτροδίων με βάση το νερό, τα προϊόντα CMC χρησιμοποιούνται ευρέως από εγχώριους και ξένους κατασκευαστές μπαταριών. Η βέλτιστη ποσότητα συνδετικού μπορεί να αποκτήσει σχετικά μεγάλη χωρητικότητα μπαταρίας, μεγάλη διάρκεια ζωής και σχετικά χαμηλή εσωτερική αντίσταση.
Το συνδετικό υλικό είναι ένα από τα σημαντικά βοηθητικά λειτουργικά υλικά στις μπαταρίες ιόντων λιθίου. Είναι η κύρια πηγή των μηχανικών ιδιοτήτων ολόκληρου του ηλεκτροδίου και έχει σημαντικό αντίκτυπο στη διαδικασία παραγωγής του ηλεκτροδίου και στην ηλεκτροχημική απόδοση της μπαταρίας. Το ίδιο το συνδετικό δεν έχει χωρητικότητα και καταλαμβάνει πολύ μικρό ποσοστό στη μπαταρία.
Εκτός από τις συγκολλητικές ιδιότητες των γενικών συνδετικών, τα συνδετικά υλικά ηλεκτροδίων μπαταρίας ιόντων λιθίου πρέπει επίσης να είναι σε θέση να αντέχουν στη διόγκωση και τη διάβρωση του ηλεκτρολύτη, καθώς και στην ηλεκτροχημική διάβρωση κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση. Παραμένει σταθερό στο εύρος της τάσης λειτουργίας, επομένως δεν υπάρχουν πολλά πολυμερή υλικά που μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως συνδετικά ηλεκτροδίων για μπαταρίες ιόντων λιθίου.
Υπάρχουν τρεις κύριοι τύποι συνδετικών μπαταριών ιόντων λιθίου που χρησιμοποιούνται ευρέως επί του παρόντος: φθοριούχο πολυβινυλιδένιο (PVDF), γαλάκτωμα καουτσούκ στυρενίου-βουταδιενίου (SBR) και καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη (CMC). Επιπλέον, το πολυακρυλικό οξύ (PAA), τα συνδετικά με βάση το νερό με το πολυακρυλονιτρίλιο (PAN) και το πολυακρυλικό ως κύρια συστατικά καταλαμβάνουν επίσης μια συγκεκριμένη αγορά.
Τέσσερα χαρακτηριστικά του CMC σε επίπεδο μπαταρίας
Λόγω της κακής υδατοδιαλυτότητας της όξινης δομής της καρβοξυμεθυλοκυτταρίνης, για την καλύτερη εφαρμογή της, το CMC είναι ένα πολύ ευρέως χρησιμοποιούμενο υλικό στην παραγωγή μπαταριών.
Ως κύριο συνδετικό υλικό αρνητικών ηλεκτροδίων με βάση το νερό, τα προϊόντα CMC χρησιμοποιούνται ευρέως από εγχώριους και ξένους κατασκευαστές μπαταριών. Η βέλτιστη ποσότητα συνδετικού μπορεί να αποκτήσει σχετικά μεγάλη χωρητικότητα μπαταρίας, μεγάλη διάρκεια ζωής και σχετικά χαμηλή εσωτερική αντίσταση.
Τα τέσσερα χαρακτηριστικά του CMC είναι:
Πρώτον, η CMC μπορεί να κάνει το προϊόν υδρόφιλο και διαλυτό, πλήρως διαλυτό στο νερό, χωρίς ελεύθερες ίνες και ακαθαρσίες.
Δεύτερον, ο βαθμός υποκατάστασης είναι ομοιόμορφος και το ιξώδες είναι σταθερό, το οποίο μπορεί να παρέχει σταθερό ιξώδες και πρόσφυση.
Τρίτον, παράγουν προϊόντα υψηλής καθαρότητας με χαμηλή περιεκτικότητα σε μεταλλικά ιόντα.
Τέταρτον, το προϊόν έχει καλή συμβατότητα με το λατέξ SBR και άλλα υλικά.
Η καρβοξυμεθυλοκυτταρίνη νατρίου CMC που χρησιμοποιείται στην μπαταρία έχει βελτιώσει ποιοτικά το αποτέλεσμα χρήσης της και ταυτόχρονα της παρέχει καλή απόδοση χρήσης, με το εφέ της τρέχουσας χρήσης.
Ο ρόλος του CMC στις μπαταρίες
Το CMC είναι ένα καρβοξυμεθυλιωμένο παράγωγο της κυτταρίνης, το οποίο συνήθως παρασκευάζεται με αντίδραση φυσικής κυτταρίνης με καυστικό αλκάλιο και μονοχλωροξικό οξύ και το μοριακό του βάρος κυμαίνεται από χιλιάδες έως εκατομμύρια.
Το CMC είναι μια λευκή έως ανοιχτή κίτρινη σκόνη, κοκκώδης ή ινώδης ουσία, η οποία έχει ισχυρή υγροσκοπικότητα και είναι εύκολα διαλυτή στο νερό. Όταν είναι ουδέτερο ή αλκαλικό, το διάλυμα είναι υγρό υψηλού ιξώδους. Εάν θερμανθεί πάνω από 80℃ για μεγάλο χρονικό διάστημα, το ιξώδες θα μειωθεί και θα είναι αδιάλυτο στο νερό. Γίνεται καφέ όταν θερμαίνεται στους 190-205°C και ανθρακοποιείται όταν θερμαίνεται στους 235-248°C.
Επειδή το CMC έχει τις λειτουργίες πάχυνσης, συγκόλλησης, κατακράτησης νερού, γαλακτωματοποίησης και εναιώρησης σε υδατικό διάλυμα, χρησιμοποιείται ευρέως στους τομείς των κεραμικών, των τροφίμων, των καλλυντικών, της εκτύπωσης και της βαφής, της χαρτοποιίας, των υφασμάτων, των επικαλύψεων, των συγκολλητικών και της ιατρικής, κεραμικά και μπαταρίες λιθίου Το πεδίο αντιπροσωπεύει περίπου το 7%, κοινώς γνωστό ως «βιομηχανικό γλουταμινικό νάτριο».
ΕιδικάCMCσε μπαταρία, οι λειτουργίες του CMC είναι: διασπορά του ενεργού υλικού αρνητικού ηλεκτροδίου και του αγώγιμου παράγοντα. επίδραση πάχυνσης και κατά της καθίζησης στον πολτό αρνητικών ηλεκτροδίων. υποβοήθηση συγκόλλησης? σταθεροποίηση της απόδοσης επεξεργασίας του ηλεκτροδίου και βοήθεια στη βελτίωση της απόδοσης του κύκλου της μπαταρίας. βελτιώστε την αντοχή αποκόλλησης του κομματιού στύλου κ.λπ.
Απόδοση και επιλογή CMC
Η προσθήκη CMC κατά την κατασκευή του πολτού ηλεκτροδίου μπορεί να αυξήσει το ιξώδες του πολτού και να αποτρέψει την καθίζηση του πολτού. Το CMC θα αποσυνθέσει ιόντα νατρίου και ανιόντα σε υδατικό διάλυμα και το ιξώδες της κόλλας CMC θα μειωθεί με την αύξηση της θερμοκρασίας, η οποία απορροφάται εύκολα την υγρασία και έχει κακή ελαστικότητα.
Το CMC μπορεί να παίξει πολύ καλό ρόλο στη διασπορά του αρνητικού ηλεκτροδίου γραφίτη. Καθώς η ποσότητα του CMC αυξάνεται, τα προϊόντα αποσύνθεσής του θα προσκολλώνται στην επιφάνεια των σωματιδίων γραφίτη και τα σωματίδια γραφίτη θα απωθούν το ένα το άλλο λόγω της ηλεκτροστατικής δύναμης, επιτυγχάνοντας καλό αποτέλεσμα διασποράς.
Το προφανές μειονέκτημα του CMC είναι ότι είναι σχετικά εύθραυστο. Εάν χρησιμοποιηθεί όλο το CMC ως συνδετικό, το αρνητικό ηλεκτρόδιο γραφίτη θα καταρρεύσει κατά τη διαδικασία συμπίεσης και κοπής του πολικού τεμαχίου, γεγονός που θα προκαλέσει σοβαρή απώλεια σκόνης. Ταυτόχρονα, το CMC επηρεάζεται σε μεγάλο βαθμό από την αναλογία των υλικών του ηλεκτροδίου και την τιμή του pH και το φύλλο ηλεκτροδίου μπορεί να σπάσει κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση, γεγονός που επηρεάζει άμεσα την ασφάλεια της μπαταρίας.
Αρχικά, το συνδετικό που χρησιμοποιήθηκε για την ανάδευση των αρνητικών ηλεκτροδίων ήταν PVDF και άλλα συνδετικά με βάση το λάδι, αλλά λαμβάνοντας υπόψη την προστασία του περιβάλλοντος και άλλους παράγοντες, έχει γίνει κυρίαρχη η χρήση συνδετικών με βάση το νερό για αρνητικά ηλεκτρόδια.
Το τέλειο συνδετικό δεν υπάρχει, προσπαθήστε να επιλέξετε ένα συνδετικό που να πληροί τις απαιτήσεις φυσικής επεξεργασίας και ηλεκτροχημικών. Με την ανάπτυξη της τεχνολογίας μπαταριών λιθίου, καθώς και με ζητήματα κόστους και προστασίας του περιβάλλοντος, τα συνδετικά με βάση το νερό θα αντικαταστήσουν τελικά τα συνδετικά με βάση το λάδι.
CMC δύο κύριες διαδικασίες παραγωγής
Σύμφωνα με διαφορετικά μέσα αιθεροποίησης, η βιομηχανική παραγωγή CMC μπορεί να χωριστεί σε δύο κατηγορίες: μέθοδο με βάση το νερό και μέθοδο με βάση διαλύτη. Η μέθοδος που χρησιμοποιεί νερό ως μέσο αντίδρασης ονομάζεται μέθοδος υδατικού μέσου, η οποία χρησιμοποιείται για την παραγωγή αλκαλικού μέσου και χαμηλής ποιότητας CMC. Η μέθοδος χρήσης οργανικού διαλύτη ως μέσου αντίδρασης ονομάζεται μέθοδος διαλύτη, η οποία είναι κατάλληλη για την παραγωγή μεσαίου και υψηλής ποιότητας CMC. Αυτές οι δύο αντιδράσεις πραγματοποιούνται σε ζυμωτήριο, το οποίο ανήκει στη διαδικασία ζύμωσης και είναι σήμερα η κύρια μέθοδος παραγωγής CMC.
Μέθοδος μέσου νερού: μια προηγούμενη διαδικασία βιομηχανικής παραγωγής, η μέθοδος είναι η αντίδραση αλκαλικής κυτταρίνης και παράγοντα αιθεροποίησης υπό τις συνθήκες ελεύθερου αλκαλίου και νερού, το οποίο χρησιμοποιείται για την παρασκευή προϊόντων CMC μεσαίας και χαμηλής ποιότητας, όπως απορρυπαντικά και παράγοντες κολλαρίσματος κλωστοϋφαντουργικών προϊόντων Περιμένετε . Το πλεονέκτημα της μεθόδου του υδατικού μέσου είναι ότι οι απαιτήσεις εξοπλισμού είναι σχετικά απλές και το κόστος είναι χαμηλό. Το μειονέκτημα είναι ότι λόγω της έλλειψης μεγάλης ποσότητας υγρού μέσου, η θερμότητα που παράγεται από την αντίδραση αυξάνει τη θερμοκρασία και επιταχύνει την ταχύτητα των πλευρικών αντιδράσεων, με αποτέλεσμα χαμηλή απόδοση αιθεροποίησης και κακή ποιότητα προϊόντος.
Μέθοδος διαλύτη; επίσης γνωστή ως μέθοδος οργανικού διαλύτη, χωρίζεται σε μέθοδο ζύμωσης και μέθοδο πολτού ανάλογα με την ποσότητα του αραιωτικού αντιδραστηρίου. Το κύριο χαρακτηριστικό του είναι ότι οι αντιδράσεις αλκαλοποίησης και αιθεροποίησης πραγματοποιούνται υπό τις συνθήκες ενός οργανικού διαλύτη ως το μέσο αντίδρασης (αραιωτικό) του. Όπως η διαδικασία αντίδρασης της μεθόδου του νερού, η μέθοδος του διαλύτη αποτελείται επίσης από δύο στάδια αλκαλοποίησης και αιθεροποίησης, αλλά το μέσο αντίδρασης αυτών των δύο σταδίων είναι διαφορετικό. Το πλεονέκτημα της μεθόδου διαλύτη είναι ότι παραλείπει τις διαδικασίες εμβάπτισης, συμπίεσης, σύνθλιψης και γήρανσης με αλκάλια που είναι εγγενείς στη μέθοδο του νερού, και ότι η αλκαλοποίηση και η αιθεροποίηση πραγματοποιούνται όλες στο ζυμωτήριο. Το μειονέκτημα είναι ότι η δυνατότητα ελέγχου της θερμοκρασίας είναι σχετικά κακή και οι απαιτήσεις χώρου είναι σχετικά φτωχές. , υψηλότερο κόστος.
Ώρα δημοσίευσης: Ιαν-05-2023