Uretan oinarritutako elektrodo negatiboen materialen aglutinatzaile nagusia denez, CMC produktuak asko erabiltzen dituzte etxeko eta atzerriko bateria fabrikatzaileek. Lokatzaile-kopuru optimoak bateriaren edukiera handi samarra, ziklo-bizitza luzea eta barne-erresistentzia nahiko baxua lor ditzake.
Binder litio-ioizko baterien material laguntzaile garrantzitsuenetako bat da. Elektrodo osoaren propietate mekanikoen iturri nagusia da eta eragin garrantzitsua du elektrodoaren ekoizpen-prozesuan eta bateriaren errendimendu elektrokimikoan. Aglutinatzaileak berak ez du gaitasunik eta oso proportzio txikia hartzen du baterian.
Lokatzaile orokorren propietate itsasgarriez gain, litio-ioizko bateriaren elektrodo aglutinatzaileen materialek elektrolitoaren hantura eta korrosioa jasan behar dute, baita korrosio elektrokimikoa jasateko ere karga eta deskargan zehar. Egonkorra izaten jarraitzen du lan-tentsio-tartean, beraz, ez dago litio-ioizko bateriek elektrodo-lokatzaile gisa erabil daitezkeen polimero-material asko.
Gaur egun oso erabiliak diren litio-ioizko pilen aglutinatzaileen hiru mota nagusi daude: polibinilideno fluoruroa (PVDF), estireno-butadienozko kautxua (SBR) emultsioa eta karboximetil zelulosa (CMC). Horrez gain, azido poliakrilikoak (PAA), osagai nagusi gisa poliakrilonitriloa (PAN) eta poliakrilatoa duten ur-oinarritutako aglutinatzaileak ere merkatu jakin bat hartzen dute.
Bateria-mailako CMCren lau ezaugarri
Karboximetil zelulosa azidoaren egituraren ur-disolbagarritasun eskasa dela eta, hobeto aplikatzeko, CMC bateriaren ekoizpenean oso erabilia den materiala da.
Uretan oinarritutako elektrodo negatiboen materialen aglutinatzaile nagusia denez, CMC produktuak asko erabiltzen dituzte etxeko eta atzerriko bateria fabrikatzaileek. Lokatzaile-kopuru optimoak bateriaren edukiera handi samarra, ziklo-bizitza luzea eta barne-erresistentzia nahiko baxua lor ditzake.
CMCren lau ezaugarriak hauek dira:
Lehenik eta behin, CMCk produktua hidrofiloa eta disolbagarria izan dezake, uretan guztiz disolbagarria, zuntz askerik eta ezpurutasunik gabe.
Bigarrenik, ordezkapen-maila uniformea da eta biskositatea egonkorra da, eta horrek likatasun eta atxikimendu egonkorra eman dezake.
Hirugarrenik, ekoitzi purutasun handiko produktuak ioi metalikoen eduki txikiarekin.
Laugarrenik, produktuak SBR latexarekin eta beste material batzuekin bateragarritasun ona du.
Baterian erabiltzen den CMC sodio karboximetil zelulosa bere erabilera-efektua kualitatiboki hobetu du, eta, aldi berean, erabilera-errendimendu ona eskaintzen du, egungo erabilera-efektuarekin.
CMC-ren rola baterietan
CMC zelulosaren deribatu karboximetilatu bat da, normalean zelulosa naturala alkali kaustikoarekin eta azido monokloroacetikoarekin erreakzionatuz prestatzen dena, eta bere pisu molekularra milatik milioira bitartekoa da.
CMC hauts zuri eta hori argia da, substantzia pikortsua edo zuntzduna, higroskopikotasun handia duena eta uretan erraz disolbagarria dena. Neutroa edo alkalinoa denean, disoluzioa biskositate handiko likidoa da. Denbora luzez 80 ℃-tik gora berotzen bada, biskositatea gutxitu egingo da eta uretan disolbaezina izango da. Marroi bihurtzen da 190-205 °C-tara berotzean, eta karbonizatu egiten da 235-248 °C-tara berotzean.
CMC-k loditzeko, lotzeko, ura atxikitzeko, emultsionatzeko eta esekitzeko funtzioak dituenez ur-soluzioetan, oso erabilia da zeramika, elikadura, kosmetika, inprimaketa eta tindaketa, papergintza, ehungintza, estaldura, itsasgarriak eta medikuntza alorretan. amaierako zeramika eta litiozko bateriak Eremua %7 inguru hartzen du, normalean “industrial monosodio glutamato” bezala ezagutzen dena.
ZehazkiCMCbaterian, CMCren funtzioak hauek dira: elektrodo negatiboa material aktiboa eta agente eroalea sakabanatzea; elektrodo negatiboaren minda loditzea eta anti-sedimentazioaren eragina; lotura laguntzea; elektrodoaren prozesatzeko errendimendua egonkortzea eta bateriaren zikloaren errendimendua hobetzen laguntzea; hobetu pole-pieza zuritzeko indarra, etab.
CMC errendimendua eta hautaketa
Elektrodoaren minda egitean CMC gehitzeak mindaren biskositatea handitu dezake eta minda finkatzea eragotzi dezake. CMC-k sodio ioiak eta anioiak deskonposatuko ditu ur-soluzioan, eta CMC kolaren biskositatea gutxituko da tenperatura igotzean, hezetasuna xurgatzeko erraza eta elastikotasun eskasa duena.
CMC-k oso paper ona izan dezake elektrodo negatiboko grafitoaren sakabanazioan. CMC kopurua handitzen den heinean, bere deskonposizio-produktuak grafito-partikulen gainazalean atxikiko dira, eta grafito-partikulak elkar uxatu egingo dira indar elektrostatikoa dela medio, sakabanaketa efektu ona lortuz.
CMCren desabantaila nabaria hauskorra dela da. CMC guztia aglutinatzaile gisa erabiltzen bada, grafitozko elektrodo negatiboa kolapsatu egingo da polo piezaren prentsaketa eta ebaketa prozesuan, eta horrek hauts galera larria eragingo du. Aldi berean, CMC elektrodo materialen eta pH balioaren erlazioak eragin handia du, eta elektrodo-xafla kargatu eta deskargatzean pitza daiteke, eta horrek bateriaren segurtasunari zuzenean eragiten dio.
Hasieran, elektrodo negatiboak nahasteko erabiltzen zen aglutinatzailea PVDF eta olio-oinarritutako beste aglutinatzaileak ziren, baina ingurumenaren babesa eta beste faktore batzuk kontuan hartuta, nagusi bihurtu da uretan oinarritutako aglutinatzaileak erabiltzea elektrodo negatiboetarako.
Lokatzaile perfektua ez da existitzen, saiatu prozesamendu fisikoa eta eskakizun elektrokimikoak betetzen dituen aglutinatzailea aukeratzen. Litiozko bateriaren teknologiaren garapenarekin, baita kostuak eta ingurumena babesteko arazoak ere, uretan oinarritutako aglutinatzaileek olioan oinarritutako aglutinatzaileak ordezkatuko dituzte azkenean.
CMC bi fabrikazio prozesu nagusi
Eterifikazio-euskarri ezberdinen arabera, CMC-ren ekoizpen industriala bi kategoriatan bana daiteke: uretan oinarritutako metodoa eta disolbatzaileetan oinarritutako metodoa. Erreakzio-euskarri gisa ura erabiltzen duen metodoari ur-ertainen metodoa deitzen zaio, ertain alkalinoa eta gradu baxuko CMC ekoizteko erabiltzen dena. Erreakzio-medio gisa disolbatzaile organikoa erabiltzeko metodoari disolbatzaile-metodoa deitzen zaio, hau da, gradu ertaineko eta goi mailako CMC ekoizteko egokia dena. Bi erreakzio hauek oreketa-prozesuari dagozkion oratu-ontzian egiten dira eta gaur egun CMCa ekoizteko metodo nagusia da.
Uraren ertaineko metodoa: lehenagoko industria-ekoizpen-prozesua, metodoa alkalino-zelulosa eta eterifikazio-agentea erreakzionatzea da alkali eta ur askearen baldintzetan, hau da, kalitate ertaineko eta baxuko CMC produktuak prestatzeko erabiltzen dena, hala nola detergenteak eta ehungintza-dimentsionatzeko agenteak Itxaron. . Ur ertain metodoaren abantaila ekipamenduaren baldintzak nahiko sinpleak direla eta kostua baxua da; desabantaila da medio likido kopuru handi baten falta dela eta, erreakzioak sortutako beroak tenperatura areagotzen duela eta alboko erreakzioen abiadura bizkortzen duela, eterifikazio-eraginkortasun baxua eta produktuaren kalitate txarra eragiten duela.
Disolbatzaile metodoa; disolbatzaile organikoen metodoa bezala ere ezaguna, oratu metodoa eta minda metodoa banatzen da erreakzio diluitzaile kopuruaren arabera. Bere ezaugarri nagusia da alkalizazio- eta eterifikazio-erreakzioak disolbatzaile organiko baten baldintzapean egiten direla erreakzio-medio (diluantea) gisa. Ur-metodoaren erreakzio-prozesuak bezala, disolbatzaile-metodoak ere alkalizazio eta eterifikazio-etapa bi ditu, baina bi fase horien erreakzio-medioa desberdina da. Disolbatzaile-metodoaren abantaila da ur-metodoaren berezko alkalinoak bustitzeko, prentsatzeko, birrintzeko eta zahartzeko prozesuak alde batera uzten dituela, eta alkalizazioa eta eterifikazioa oratuan egiten dira; desabantaila da tenperatura kontrolagarritasuna nahiko eskasa dela eta espazio-eskakizunak nahiko eskasak direla. , kostu handiagoa.
Argitalpenaren ordua: 2023-05-05