به عنوان چسب اصلی مواد الکترود منفی مبتنی بر آب، محصولات CMC به طور گسترده توسط تولید کنندگان باتری داخلی و خارجی استفاده می شود. مقدار بهینه بایندر می تواند ظرفیت باتری نسبتاً زیاد، عمر چرخه طولانی و مقاومت داخلی نسبتاً کم را به دست آورد.
بایندر یکی از مواد کاربردی کمکی مهم در باتری های لیتیوم یونی است. این منبع اصلی خواص مکانیکی کل الکترود است و تأثیر مهمی بر فرآیند تولید الکترود و عملکرد الکتروشیمیایی باتری دارد. خود کلاسور ظرفیتی ندارد و نسبت بسیار کمی را در باتری اشغال می کند.
علاوه بر خاصیت چسبندگی بایندرهای عمومی، مواد اتصال دهنده الکترود باتری لیتیوم یونی نیز باید بتوانند در برابر تورم و خوردگی الکترولیت مقاومت کنند و همچنین در برابر خوردگی الکتروشیمیایی در هنگام شارژ و تخلیه مقاومت کنند. در محدوده ولتاژ کاری ثابت می ماند، بنابراین مواد پلیمری زیادی وجود ندارد که بتوان از آن به عنوان چسب الکترود برای باتری های لیتیوم یون استفاده کرد.
سه نوع اصلی اتصال دهنده باتری لیتیوم یون وجود دارد که در حال حاضر به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند: پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF)، امولسیون لاستیکی استایرن-بوتادین (SBR) و کربوکسی متیل سلولز (CMC). علاوه بر این، پلی اکریلیک اسید (PAA)، چسب های مبتنی بر آب با پلی اکریلونیتریل (PAN) و پلی اکریلات به عنوان اجزای اصلی نیز بازار خاصی را اشغال می کنند.
چهار ویژگی CMC در سطح باتری
به دلیل حلالیت ضعیف ساختار اسیدی کربوکسی متیل سلولز در آب، به منظور اعمال بهتر آن، CMC یک ماده بسیار پرکاربرد در تولید باتری است.
به عنوان چسب اصلی مواد الکترود منفی مبتنی بر آب، محصولات CMC به طور گسترده توسط تولید کنندگان باتری داخلی و خارجی استفاده می شود. مقدار بهینه بایندر می تواند ظرفیت باتری نسبتاً زیاد، عمر چرخه طولانی و مقاومت داخلی نسبتاً کم را به دست آورد.
چهار ویژگی CMC عبارتند از:
ابتدا، CMC می تواند محصول را آبدوست و محلول، کاملاً محلول در آب، بدون الیاف و ناخالصی آزاد کند.
دوم، درجه جانشینی یکنواخت و ویسکوزیته پایدار است که می تواند ویسکوزیته و چسبندگی پایدار را فراهم کند.
سوم، تولید محصولات با خلوص بالا با محتوای یون فلزی کم.
چهارم، این محصول سازگاری خوبی با لاتکس SBR و سایر مواد دارد.
CMC سدیم کربوکسی متیل سلولز به کار رفته در باتری از نظر کیفی اثر استفاده آن را بهبود بخشیده است و در عین حال عملکرد استفاده خوبی را با اثر استفاده فعلی به آن ارائه می دهد.
نقش CMC در باتری ها
CMC یک مشتق کربوکسی متیله از سلولز است که معمولاً از واکنش سلولز طبیعی با قلیایی سوزاننده و اسید مونوکلرواستیک تهیه می شود و وزن مولکولی آن از هزاران تا میلیون ها متغیر است.
CMC پودری سفید تا زرد روشن، دانه ای یا فیبری است که خاصیت رطوبت سنجی قوی دارد و به راحتی در آب حل می شود. هنگامی که خنثی یا قلیایی است، محلول یک مایع با ویسکوزیته بالا است. اگر برای مدت طولانی بالای 80 درجه حرارت داده شود، ویسکوزیته کاهش می یابد و در آب نامحلول می شود. وقتی در دمای 190-205 درجه سانتیگراد گرم می شود قهوه ای می شود و در دمای 235-248 درجه سانتیگراد کربن می شود.
از آنجایی که CMC دارای عملکردهای ضخیم کننده، چسباندن، حفظ آب، امولسیون سازی و تعلیق در محلول های آبی است، به طور گسترده در زمینه های سرامیک، مواد غذایی، آرایشی، چاپ و رنگرزی، کاغذسازی، منسوجات، پوشش ها، چسب ها و داروها استفاده می شود. سرامیک های انتهایی و باتری های لیتیومی این میدان حدود 7 درصد را تشکیل می دهد که معمولاً به عنوان "منوسدیم گلوتامات صنعتی" شناخته می شود.
به طور خاصCMCدر باتریعملکردهای CMC عبارتند از: پراکندگی الکترود منفی مواد فعال و عامل رسانا. اثر ضخیم شدن و ضد رسوب بر روی دوغاب الکترود منفی؛ کمک به پیوند؛ تثبیت عملکرد پردازش الکترود و کمک به بهبود عملکرد چرخه باتری؛ بهبود استحکام پوسته شدن قطعه قطب و غیره
عملکرد و انتخاب CMC
افزودن CMC هنگام ساخت دوغاب الکترود می تواند ویسکوزیته دوغاب را افزایش داده و از ته نشین شدن دوغاب جلوگیری کند. CMC یون های سدیم و آنیون ها را در محلول آبی تجزیه می کند و ویسکوزیته چسب CMC با افزایش دما کاهش می یابد که به راحتی رطوبت را جذب می کند و خاصیت ارتجاعی ضعیفی دارد.
CMC می تواند نقش بسیار خوبی در پراکندگی گرافیت الکترود منفی داشته باشد. با افزایش مقدار CMC، محصولات تجزیه آن به سطح ذرات گرافیت می چسبند و ذرات گرافیت به دلیل نیروی الکترواستاتیک یکدیگر را دفع می کنند و اثر پراکندگی خوبی به دست می آورند.
عیب آشکار CMC این است که نسبتا شکننده است. اگر از تمام CMC به عنوان بایندر استفاده شود، الکترود منفی گرافیت در طول فرآیند پرس و برش قطعه قطب فرو می ریزد که باعث از دست دادن پودر جدی می شود. در عین حال، CMC به شدت تحت تأثیر نسبت مواد الکترود و مقدار pH قرار می گیرد و ورق الکترود ممکن است در هنگام شارژ و دشارژ ترک بخورد که مستقیماً بر ایمنی باتری تأثیر می گذارد.
در ابتدا، چسب مورد استفاده برای هم زدن الکترود منفی PVDF و سایر بایندرهای مبتنی بر روغن بود، اما با توجه به حفاظت از محیط زیست و سایر عوامل، استفاده از بایندرهای مبتنی بر آب برای الکترودهای منفی به جریان اصلی تبدیل شد.
بایندر کامل وجود ندارد، سعی کنید چسبی را انتخاب کنید که نیازهای پردازش فیزیکی و الکتروشیمیایی را برآورده کند. با توسعه فناوری باتری لیتیومی و همچنین مسائل مربوط به هزینه و حفاظت از محیط زیست، کلاسورهای مبتنی بر آب در نهایت جایگزین کلاسورهای مبتنی بر روغن خواهند شد.
CMC دو فرآیند اصلی تولید
با توجه به رسانه های مختلف اتریفیکاسیون، تولید صنعتی CMC را می توان به دو دسته تقسیم کرد: روش مبتنی بر آب و روش مبتنی بر حلال. روشی که از آب به عنوان محیط واکنش استفاده می شود، روش محیط آب نامیده می شود که برای تولید محیط قلیایی و CMC با عیار پایین استفاده می شود. روش استفاده از حلال آلی به عنوان محیط واکنش را روش حلال می نامند که برای تولید CMC متوسط و با عیار بالا مناسب است. این دو واکنش در خمیر زنی انجام می شود که مربوط به فرآیند خمیر می باشد و در حال حاضر روش اصلی تولید CMC می باشد.
روش محیط آب: یک فرآیند تولید صنعتی اولیه، روش واکنش سلولز قلیایی و عامل اتریفیکاسیون تحت شرایط قلیایی آزاد و آب است که برای تهیه محصولات CMC متوسط و کم عیار مانند مواد شوینده و عوامل اندازه‌گیری پارچه استفاده می‌شود. . مزیت روش متوسط آب این است که تجهیزات مورد نیاز نسبتاً ساده و هزینه کم است. نقطه ضعف آن این است که به دلیل عدم وجود مقدار زیادی محیط مایع، گرمای تولید شده توسط واکنش باعث افزایش دما و تسریع سرعت واکنش‌های جانبی می‌شود و در نتیجه راندمان اتریفیکاسیون پایین و کیفیت محصول پایین است.
روش حلال؛ که به روش حلال آلی نیز معروف است، با توجه به میزان رقیق کننده واکنش به روش خمیر و دوغاب تقسیم می شود. ویژگی اصلی آن این است که واکنش های قلیایی و اتریفیکاسیون تحت شرایط یک حلال آلی به عنوان محیط واکنش (رقیق کننده) انجام می شود. همانند فرآیند واکنش روش آب، روش حلال نیز از دو مرحله قلیایی شدن و اتریفیکاسیون تشکیل شده است، اما محیط واکنش این دو مرحله متفاوت است. مزیت روش حلال این است که فرآیندهای خیساندن قلیایی، فشار دادن، خرد کردن و پیری ذاتی در روش آب را حذف می کند و قلیایی شدن و اتریفیکاسیون همه در خمیر کن انجام می شود. نقطه ضعف آن این است که قابلیت کنترل دما نسبتا ضعیف است و فضای مورد نیاز نسبتاً ضعیف است. ، هزینه بالاتر
زمان ارسال: ژانویه-05-2023