Como principal aglutinante de materiales de electrodos negativos a base de agua, los productos CMC son ampliamente utilizados por fabricantes de baterías nacionales y extranjeros. La cantidad óptima de aglutinante puede obtener una capacidad de batería relativamente grande, un ciclo de vida prolongado y una resistencia interna relativamente baja.
El aglutinante es uno de los materiales funcionales auxiliares importantes en las baterías de iones de litio. Es la principal fuente de las propiedades mecánicas de todo el electrodo y tiene un impacto importante en el proceso de producción del electrodo y el rendimiento electroquímico de la batería. La carpeta en sí no tiene capacidad y ocupa una proporción muy pequeña en la batería.
Además de las propiedades adhesivas de los aglutinantes generales, los materiales aglutinantes de electrodos de baterías de iones de litio también deben poder resistir la hinchazón y la corrosión del electrolito, así como resistir la corrosión electroquímica durante la carga y descarga. Permanece estable en el rango de voltaje de trabajo, por lo que no hay muchos materiales poliméricos que puedan usarse como aglutinantes de electrodos para baterías de iones de litio.
Hay tres tipos principales de aglutinantes para baterías de iones de litio que se utilizan ampliamente en la actualidad: fluoruro de polivinilideno (PVDF), emulsión de caucho de estireno-butadieno (SBR) y carboximetilcelulosa (CMC). Además, el ácido poliacrílico (PAA), los aglutinantes a base de agua con poliacrilonitrilo (PAN) y poliacrilato como componentes principales también ocupan un mercado determinado.
Cuatro características del CMC a nivel de batería
Debido a la escasa solubilidad en agua de la estructura ácida de la carboximetilcelulosa, para poder aplicarla mejor, el CMC es un material muy utilizado en la producción de baterías.
Como principal aglutinante de materiales de electrodos negativos a base de agua, los productos CMC son ampliamente utilizados por fabricantes de baterías nacionales y extranjeros. La cantidad óptima de aglutinante puede obtener una capacidad de batería relativamente grande, un ciclo de vida prolongado y una resistencia interna relativamente baja.
Las cuatro características de CMC son:
En primer lugar, CMC puede hacer que el producto sea hidrófilo y soluble, completamente soluble en agua, sin fibras ni impurezas libres.
En segundo lugar, el grado de sustitución es uniforme y la viscosidad es estable, lo que puede proporcionar una viscosidad y adhesión estables.
En tercer lugar, producir productos de alta pureza con bajo contenido de iones metálicos.
Cuarto, el producto tiene buena compatibilidad con el látex SBR y otros materiales.
La carboximetilcelulosa sódica CMC utilizada en la batería ha mejorado cualitativamente su efecto de uso y, al mismo tiempo, le proporciona un buen rendimiento de uso, con el efecto de uso actual.
El papel de CMC en las baterías.
La CMC es un derivado carboximetilado de la celulosa, que generalmente se prepara haciendo reaccionar celulosa natural con álcali cáustico y ácido monocloroacético, y su peso molecular varía de miles a millones.
La CMC es una sustancia granular o fibrosa en polvo, de color blanco a amarillo claro, que tiene una fuerte higroscopicidad y es fácilmente soluble en agua. Cuando es neutra o alcalina, la solución es un líquido de alta viscosidad. Si se calienta por encima de 80 ℃ durante mucho tiempo, la viscosidad disminuirá y será insoluble en agua. Se vuelve marrón cuando se calienta a 190-205°C y se carboniza cuando se calienta a 235-248°C.
Debido a que CMC tiene las funciones de espesamiento, unión, retención de agua, emulsificación y suspensión en solución acuosa, se usa ampliamente en los campos de cerámica, alimentos, cosméticos, impresión y teñido, fabricación de papel, textiles, recubrimientos, adhesivos y medicina, alta- Cerámica final y baterías de litio El campo representa alrededor del 7%, comúnmente conocido como “glutamato monosódico industrial”.
EspecíficamenteCMCen bateria, las funciones de CMC son: dispersar el material activo del electrodo negativo y el agente conductor; efecto espesante y antisedimentación sobre la suspensión del electrodo negativo; ayudar a crear vínculos afectivos; estabilizar el rendimiento de procesamiento del electrodo y ayudar a mejorar el rendimiento del ciclo de la batería; mejorar la resistencia al pelado de la pieza polar, etc.
Rendimiento y selección de CMC
Agregar CMC al preparar la lechada del electrodo puede aumentar la viscosidad de la lechada y evitar que se asiente. CMC descompondrá los iones y aniones de sodio en una solución acuosa, y la viscosidad del pegamento CMC disminuirá con el aumento de la temperatura, que es fácil de absorber la humedad y tiene poca elasticidad.
CMC puede desempeñar un papel muy bueno en la dispersión del grafito del electrodo negativo. A medida que aumenta la cantidad de CMC, sus productos de descomposición se adherirán a la superficie de las partículas de grafito y las partículas de grafito se repelerán entre sí debido a la fuerza electrostática, logrando un buen efecto de dispersión.
La desventaja obvia de la CMC es que es relativamente frágil. Si se utiliza todo CMC como aglutinante, el electrodo negativo de grafito colapsará durante el proceso de prensado y corte de la pieza polar, lo que provocará una grave pérdida de polvo. Al mismo tiempo, la CMC se ve muy afectada por la relación entre los materiales de los electrodos y el valor de pH, y la lámina del electrodo puede agrietarse durante la carga y descarga, lo que afecta directamente la seguridad de la batería.
Inicialmente, el aglutinante utilizado para la agitación de electrodos negativos era PVDF y otros aglutinantes a base de aceite, pero considerando la protección ambiental y otros factores, se ha vuelto común el uso de aglutinantes a base de agua para electrodos negativos.
El aglutinante perfecto no existe, intente elegir un aglutinante que cumpla con los requisitos de procesamiento físico y electroquímicos. Con el desarrollo de la tecnología de baterías de litio, así como los problemas de costos y protección ambiental, los aglutinantes a base de agua eventualmente reemplazarán a los aglutinantes a base de aceite.
CMC dos procesos de fabricación principales
Según los diferentes medios de eterificación, la producción industrial de CMC se puede dividir en dos categorías: método a base de agua y método a base de solvente. El método que utiliza agua como medio de reacción se denomina método del medio acuoso y se utiliza para producir CMC medio alcalino y de baja calidad. El método de utilizar disolvente orgánico como medio de reacción se denomina método del disolvente y es adecuado para la producción de CMC de calidad media y alta. Estas dos reacciones se llevan a cabo en una amasadora, que pertenece al proceso de amasado y es actualmente el principal método para producir CMC.
Método del medio de agua: un proceso de producción industrial anterior, el método consiste en hacer reaccionar la celulosa alcalina y el agente de eterificación en condiciones de álcali libre y agua, que se utiliza para preparar productos CMC de calidad media y baja, como detergentes y agentes de apresto textiles. Espere . La ventaja del método del medio agua es que los requisitos del equipo son relativamente simples y el costo es bajo; la desventaja es que debido a la falta de una gran cantidad de medio líquido, el calor generado por la reacción aumenta la temperatura y acelera la velocidad de las reacciones secundarias, lo que resulta en una baja eficiencia de eterificación y una mala calidad del producto.
Método solvente; También conocido como método de disolvente orgánico, se divide en método de amasado y método de suspensión según la cantidad de diluyente de reacción. Su característica principal es que las reacciones de alcalinización y eterificación se llevan a cabo bajo la condición de un disolvente orgánico como medio de reacción (diluyente). Al igual que el proceso de reacción del método del agua, el método del disolvente también consta de dos etapas de alcalinización y eterificación, pero el medio de reacción de estas dos etapas es diferente. La ventaja del método con solvente es que omite los procesos de remojo, prensado, trituración y envejecimiento con álcali inherentes al método con agua, y la alcalinización y eterificación se llevan a cabo en la amasadora; la desventaja es que la capacidad de control de la temperatura es relativamente pobre y los requisitos de espacio son relativamente bajos. , mayor costo.
Hora de publicación: 05-ene-2023