CMC uzas en Bateria Industrio

Kio estas natria karboksimetilcelulozo?

Natria Carboxymethyl celulozo, (ankaŭ nomita: Carboxymethyl celulozo natria salo, Carboxymethyl celulozo, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose) estas la plej vaste uzataj specoj de fibro en la mondo, dozo de maksimumo.

Cmc-na estas celuloza derivaĵo kun grado de polimerigo de 100~2000 kaj molekula pezo de 242,16. Blanka fibreca aŭ grajneca pulvoro. Senodora, sengusta, sengusta, higroskopa, nesolvebla en organikaj solviloj. Ĉi tiu papero ĉefe por kompreni la aplikon de natria karboximetil-celulozo en detaloj de litio-jona kuirilaro.

Progreso en apliko de Natria karboksimetilcelulozo CMCen litiojonaj kuirilaroj

Nuntempe, poliviniliden fluorido [pVDF, (CH: A CF:)] estas vaste uzata kiel ligilo en la produktado de litiojonaj baterioj. . PVDF estas ne nur multekosta, ankaŭ bezonas uzi en la procezo de apliko de eksplodaĵo, amika al la medio de organikaj solviloj, kiel N-metilo kiu la alkane ketono (NMp) kaj aera humideco postuloj por produktada procezo strikte, ankaŭ facile kun enigita. metalo litio, litio grafito malĉefa reago, precipe en la kondiĉo de alta temperaturo, spontanea risko de termika fuĝo. Natria karboksimetilcelulozo (CMC), hidrosolvebla ligilo, estas uzata kiel anstataŭaĵo de pVDF por elektrodaj materialoj, kiuj povas eviti la uzon de NMp, redukti kostojn kaj redukti median poluon. Samtempe, la produktada procezo ne postulas median humidon, sed ankaŭ povas plibonigi la kapablon de la kuirilaro, plilongigi la ciklon de vivo. En ĉi tiu artikolo, la rolo de CMC en la agado de litia jona baterio estis reviziita, kaj la mekanismo de CMC pliboniganta baterian rendimenton estis resumita el la aspektoj de termika stabileco, elektra kondukteco kaj elektrokemiaj trajtoj.

1. Strukturo kaj agado de CMC

1) CMC-strukturo

CMC estas ĝenerale klasifikita per malsama grado de anstataŭigo (Ds), kaj la produktomorfologio kaj efikeco estas tre trafitaj per Ds. LXie et al. studis LA CMC kun Ds de malsamaj H-paroj de Na. SEM-analizaj rezultoj montris, ke CMC-Li-1 (Ds = 1.00) prezentis grajnecan strukturon, kaj CMC-Li-2 (Ds = 0.62) prezentis linearan strukturon. La esplorado de M. E et al pruvis ke CMC. Stirenbutadiena kaŭĉuko (SBR) povas malhelpi la aglomeradon de Li:O kaj stabiligi la interfacan strukturon, kio estas utila al la elektrokemia agado.

2) CMC-agado

2.1)Termika stabileco

Zj Han et al. studis la termikan stabilecon de malsamaj ligiloj. La kritika temperaturo de pVDF estas proksimume 4500C. Atinginte 500℃, rapida putriĝo okazas kaj la maso malpliiĝas je ĉirkaŭ 70%. Kiam la temperaturo atingis 600℃, la maso plu malpliiĝis je 70%. Kiam la temperaturo atingis 300oC, la maso de CMC-Lio reduktiĝis je 70%. Kiam la temperaturo atingis 400℃, la maso de CMC-Lio reduktiĝis je 10%. CMCLi estas pli facile malkomponita ol pVDF ĉe la fino de bateria vivo.

2.2)La elektra kondukteco

S. Chou et al. La testrezultoj de 's montris ke la resistiveco de CMCLI-1, CMC-Li-2 kaj pVDF estis 0.3154 Mn·m kaj 0.2634 Mn, respektive. M kaj 20.0365 Mn·m, indikante ke la rezistiveco de pVDF estas pli alta ol tiu de CMCLi, la konduktiveco de CMC-LI estas pli bona ol tiu de pVDF, kaj la konduktiveco de CMCLI.1 estas pli malalta ol tiu de CMCLI.2.

2.3)Elektrokemia agado

FM Courtel et al. studis la ciklajn voltametriokurbojn de poli-sulfonato (AQ) bazitaj elektrodoj kiam malsamaj ligiloj estis uzitaj. Malsamaj ligiloj havas malsamajn oksigenajn kaj reduktajn reagojn, do la pintpotencialo estas malsama. Inter ili, la oksigenadpotencialo de CMCLi estas 2.15V, kaj la reduktopotencialo estas 2.55V. La oksigenadpotencialo kaj reduktopotencialo de pVDF estis 2.605 V kaj 1.950 V respektive. Kompare kun la cikla voltametriokurboj de la antaŭaj du tempoj, la pinta potencialdiferenco de la oksigenad-redukta pinto kiam CMCLi-ligilo estis uzita estis pli malgranda ol tio kiam pVDF estis uzita, indikante ke la reago estis malpli malhelpita kaj CMCLi-liganto estis pli favora al la okazo de la oksidig-redukta reago.

2. Aplika efiko kaj mekanismo de CMC

1) Aplika efiko

Pj Suo et al. studis la elektrokemian agadon de Si/C kunmetitaj materialoj kiam pVDF kaj CMC estis utiligitaj kiel ligiloj, kaj trovis ke la baterio uzanta CMC havis reigeblan specifan kapaciton de 700mAh/g por la unua fojo kaj daŭre havis 597mAh/g post 4O cikloj, kiu estis pli bona ol la baterio uzante pVDF. Jh Lee et al. studis la influon de Ds de CMC sur la stabileco de grafitsuspendo kaj kredis ke la likva kvalito de suspendo estis determinita per Ds. Ĉe malalta DS, CMC havas fortajn hidrofobajn trajtojn, kaj povas pliigi la reagon kun grafita surfaco kiam akvo estas utiligita kiel amaskomunikilaro. CMC ankaŭ havas avantaĝojn en konservado de la stabileco de la ciklaj propraĵoj de silicio-stanaj anodaj materialoj. La NiO-elektrodoj estis preparitaj kun malsamaj koncentriĝoj (0.1mouL, 0.3mol/L kaj 0.5mol/L) CMC kaj pVDF-ligilo, kaj ŝargitaj kaj malŝarĝitaj je 1.5-3.5V kun fluo de 0.1c. Dum la unua ciklo, la kapacito de la pVDF-ligilĉelo estis pli alta ol tiu de la CMC-ligilĉelo. Kiam la nombro da cikloj atingas lO, la senŝargiĝkapacito de pVDF-ligilo malpliiĝas evidente. Post 4JD-cikloj, la specifaj malŝarĝaj kapacitoj de 0.1movL, 0.3MOUL kaj 0.5MovLPVDF ligiloj malpliiĝis al 250mAh/g, 157mAtv 'g kaj 102mAh/g, respektive: La malŝarĝaj specifaj kapabloj de kuirilaroj kun 0.1 moL/L,/L0.3 kaj 0.5 moL/LCMC-ligilo estis konservitaj ĉe 698mAh/g, 555mAh/g kaj 550mAh/g, respektive.

CMC-ligilo estas uzata sur LiTI0. : kaj SnO2 nanopartikloj en industria produktado. Uzante CMC kiel ligilon, LiFepO4 kaj Li4TI50l2 kiel pozitivajn kaj negativajn aktivajn materialojn, respektive, kaj uzante pYR14FS1 kiel kontraŭflaman elektroliton, la baterio estis cikligita 150 fojojn ĉe kurento de 0.1c ĉe 1.5v ~ 3.5V ĉe temperaturo, kaj la pozitiva specifaĵo. kapacitanco estis konservita ĉe 140mAh/g. Inter diversaj metalaj saloj en CMC, CMCLi lanĉas aliajn metaljonojn, kiuj povas malhelpi "interŝanĝreagon (vii)" en elektrolito dum cirkulado.

2) Mekanismo de agado-plibonigo

CMC Li-ligilo povas plibonigi la elektrokemian agadon de AQ-baza elektrodo en litia baterio. M. E et al. -4 faris antaŭstudon pri la mekanismo kaj proponis modelon de la distribuo de CMC-Li en la elektrodo AQ. La bona agado de CMCLi venas de la forta liga efiko de hidrogenaj ligoj produktitaj de OH, kiu kontribuas al la efika formado de maŝostrukturoj. La hidrofila CMC-Li ne dissolviĝos en la organika elektrolito, do ĝi havas bonan stabilecon en la kuirilaro, kaj havas fortan aliĝon al la elektroda strukturo, kio faras la kuirilaron havas bonan stabilecon. Cmc-li-ligilo havas bonan Li-konduktivecon ĉar ekzistas granda nombro da funkciaj grupoj sur la molekula ĉeno de CMC-Lio. Dum malŝarĝo, ekzistas du fontoj de efikaj substancoj agantaj kun Lio: (1) Lio en la elektrolito; (2) Lio sur la molekula ĉeno de CMC-Lio proksime de la efika centro de la aktiva substanco.

La reago de hidroksila grupo kaj hidroksila grupo en karboksimetila CMC-Li-liganto formos kovalentan ligon; Sub la ago de elektra kampa forto, U povas translokiĝi sur la molekula ĉeno aŭ apuda molekula ĉeno, tio estas, la molekula ĉeno strukturo ne estos difektita; Poste, Lj ligos al la AQ-partiklo. Ĉi tio indikas, ke la apliko de CMCLi ne nur plibonigas la transigan efikecon de Lio, sed ankaŭ plibonigas la utiligan indicon de AQ. Ju pli alta la enhavo de cH: COOLi kaj 10Li en la molekula ĉeno, des pli facila Li-translokigo. M. Arrmand et al. kredis ke organikaj komponaĵoj de -COOH aŭ OH povus reagi kun 1 Li respektive kaj produkti 1 C00Li aŭ 1 0Li kun malalta potencialo. Por plue esplori la mekanismon de CMCLi-ligilo en elektrodo, CMC-Li-1 estis utiligita kiel aktiva materialo kaj similaj konkludoj estis akiritaj. Lio reagas kun unu cH, COOH kaj unu 0H de CMC Li kaj generas cH: COOLi kaj unu 0 "respektive, kiel montrite en ekvacioj (1) kaj (2)

Ĉar la nombro da cH, COOLi kaj OLi pliiĝas, LA DS de CMC-Li pliiĝas. Ĉi tio montras, ke la organika tavolo kunmetita ĉefe de AQ-partiklosurfaca liganto fariĝas pli stabila kaj pli facile translokebla Li. CMCLi estas kondukta polimero kiu disponigas transportitineron por Lio por atingi la surfacon de AQ-partikloj. CMCLi-ligiloj havas bonan elektronikan kaj jonan konduktivecon, kio rezultigas bonan elektrokemian agadon kaj longan ciklovivon de CMCLi-elektrodoj. JS Bridel et al. preparis la anodon de litiojona baterio uzante silicio/karbono/polimeraj kunmetitaj materialoj kun malsamaj ligiloj por studi la influon de la interago inter silicio kaj polimero sur la ĝenerala rendimento de la baterio, kaj trovis, ke CMC havis la plej bonan rendimenton kiam uzata kiel ligilo. Estas forta hidrogena ligo inter silicio kaj CMC, kiu havas memresanigkapablon kaj povas ĝustigi la kreskantan streĉon de la materialo dum la bicikla procezo por konservi la stabilecon de la materiala strukturo. Kun CMC kiel ligilo, la kapacito de silicia anodo povas esti konservita super 1000mAh/g en almenaŭ 100 cikloj, kaj la kolomba efikeco estas proksima al 99.9%.

3, konkludo

Kiel ligilo, CMC-materialo povas esti uzata en malsamaj specoj de elektrodaj materialoj kiel natura grafito, mezo-fazaj karbonaj mikrosferoj (MCMB), litia titanato, stano bazita silicio-bazita anoda materialo kaj litia fera fosfata anoda materialo, kiu povas plibonigi la kuirilaron. kapablo, ciklostabileco kaj ciklovivo kompare kun pYDF. Ĝi estas utila al la termika stabileco, elektra kondukteco kaj elektrokemiaj propraĵoj de CMC-materialoj. Ekzistas du ĉefaj mekanismoj por CMC por plibonigi la efikecon de litiojonbaterioj:

(1) La stabila ligo-agado de CMC kreas necesan antaŭkondiĉon por akiri stabilan baterian rendimenton;

(2) CMC havas bonan elektronan kaj jonan konduktivecon kaj povas antaŭenigi Li-translokigon