Focus on Cellulose ethers

CMC-sideaineen käyttö paristoissa

Kotimaiset ja ulkomaiset akkuvalmistajat käyttävät CMC-tuotteita laajalti vesipohjaisten negatiivisten elektrodimateriaalien pääasiallisena sideaineena. Optimaalinen määrä sideainetta voi saavuttaa suhteellisen suuren akun kapasiteetin, pitkän käyttöiän ja suhteellisen pienen sisäisen vastuksen.

Sideaine on yksi tärkeimmistä aputoiminnallisista materiaaleista litiumioniakuissa. Se on koko elektrodin mekaanisten ominaisuuksien päälähde ja sillä on tärkeä vaikutus elektrodin tuotantoprosessiin ja akun sähkökemialliseen suorituskykyyn. Itse sideaineella ei ole kapasiteettia ja se vie hyvin pienen osan akusta.

Yleisten sideaineiden tarttuvuusominaisuuksien lisäksi litiumioniakkuelektrodisidemateriaalien tulee myös kestää elektrolyytin turpoamista ja korroosiota sekä sähkökemiallista korroosiota lataus- ja purkuvaiheessa. Se pysyy vakaana käyttöjännitealueella, joten ei ole paljon polymeerimateriaaleja, joita voidaan käyttää litiumioniakkujen elektrodien sideaineina.

Tällä hetkellä laajalti käytettyjä litiumioniakkuja on kolmea päätyyppiä: polyvinylideenifluoridi (PVDF), styreenibutadieenikumi (SBR) -emulsio ja karboksimetyyliselluloosa (CMC). Lisäksi tietyillä markkinoilla on myös polyakryylihappo (PAA), vesipohjaiset sideaineet, joiden pääkomponentit ovat polyakryylinitriili (PAN) ja polyakrylaatti.

Akkutason CMC:n neljä ominaisuutta

Karboksimetyyliselluloosan happorakenteen huonosta vesiliukoisuudesta johtuen CMC on sen parempaa soveltamista varten erittäin laajalti käytetty materiaali akkutuotannossa.

Kotimaiset ja ulkomaiset akkuvalmistajat käyttävät CMC-tuotteita laajalti vesipohjaisten negatiivisten elektrodimateriaalien pääasiallisena sideaineena. Optimaalinen määrä sideainetta voi saavuttaa suhteellisen suuren akun kapasiteetin, pitkän käyttöiän ja suhteellisen pienen sisäisen vastuksen.

CMC:n neljä ominaisuutta ovat:

Ensinnäkin CMC voi tehdä tuotteesta hydrofiilisen ja liukoisen, täysin vesiliukoisen, ilman vapaita kuituja ja epäpuhtauksia.

Toiseksi substituutioaste on tasainen ja viskositeetti on vakaa, mikä voi tarjota vakaan viskositeetin ja adheesion.

Kolmanneksi valmistaa erittäin puhtaita tuotteita, joilla on alhainen metalli-ionipitoisuus.

Neljänneksi tuotteella on hyvä yhteensopivuus SBR-lateksin ja muiden materiaalien kanssa.

Akussa käytetty CMC-natriumkarboksimetyyliselluloosa on laadullisesti parantanut sen käyttövaikutusta ja samalla tarjoaa sille hyvän käyttösuorituksen nykyisen käyttövaikutuksen kanssa.

CMC:n rooli akuissa

CMC on selluloosan karboksimetyloitu johdannainen, joka valmistetaan yleensä saattamalla luonnon selluloosa reagoimaan emäksisen ja monokloorietikkahapon kanssa ja jonka molekyylipaino vaihtelee tuhansista miljooniin.

CMC on valkoinen tai vaaleankeltainen jauhe, rakeinen tai kuitumainen aine, jolla on vahva hygroskooppisuus ja joka liukenee helposti veteen. Kun se on neutraali tai emäksinen, liuos on korkeaviskositeettinen neste. Jos sitä kuumennetaan yli 80 ℃ pitkään, viskositeetti laskee ja se on veteen liukenematon. Se muuttuu ruskeaksi kuumennettaessa 190-205 °C:seen ja hiiltyy kuumennettaessa 235-248 °C:seen.

Koska CMC:llä on sakeuttamis-, sitomis-, vedenpidätys-, emulgointi- ja suspensiotoimintoja vesiliuoksessa, sitä käytetään laajasti keramiikan, elintarvikkeiden, kosmetiikan, painatuksen ja värjäyksen, paperinvalmistuksen, tekstiilien, pinnoitteiden, liimojen ja lääketieteen aloilla, korkea- loppukeramiikka ja litiumparistot Kentän osuus on noin 7 %, joka tunnetaan yleisesti nimellä "teollinen mononatriumglutamaatti".

ErityisestiCMCakussa, CMC:n toiminnot ovat: negatiivisen elektrodin aktiivisen materiaalin ja johtavan aineen dispergoiminen; paksuntava ja sedimentaatiota estävä vaikutus negatiiviseen elektrodilietteeseen; liimauksen avustaminen; stabiloi elektrodin käsittelysuorituskykyä ja auttaa parantamaan akun kiertoa Suorituskyky; parantaa tankokappaleen kuoriutumislujuutta jne.

CMC:n suorituskyky ja valinta

CMC:n lisääminen elektrodilietettä valmistettaessa voi lisätä lietteen viskositeettia ja estää lietteen laskeutumisen. CMC hajottaa natriumioneja ja anioneja vesiliuoksessa, ja CMC-liiman viskositeetti laskee lämpötilan noustessa, mikä imee helposti kosteutta ja jolla on huono elastisuus.

CMC:llä voi olla erittäin hyvä rooli negatiivisen elektrodin grafiitin dispersiossa. CMC:n määrän kasvaessa sen hajoamistuotteet kiinnittyvät grafiittihiukkasten pintaan ja grafiittihiukkaset hylkivät toisiaan sähköstaattisen voiman vaikutuksesta, jolloin saavutetaan hyvä dispersiovaikutus.

CMC:n ilmeinen haittapuoli on, että se on suhteellisen hauras. Jos kaikkea CMC:tä käytetään sideaineena, negatiivinen grafiittielektrodi romahtaa napakappaleen puristus- ja leikkausprosessin aikana, mikä aiheuttaa vakavaa jauhehävikkiä. Samanaikaisesti elektrodimateriaalien ja pH-arvon suhde vaikuttaa suuresti CMC:hen, ja elektrodilevy voi halkeilla latauksen ja purkamisen aikana, mikä vaikuttaa suoraan akun turvallisuuteen.

Aluksi negatiivisten elektrodien sekoitukseen käytetty sideaine oli PVDF ja muut öljypohjaiset sideaineet, mutta ympäristönsuojelun ja muiden tekijöiden vuoksi on tullut yleiseksi käyttää vesipohjaisia ​​sideaineita negatiivisissa elektrodeissa.

Täydellistä sideainetta ei ole olemassa, yritä valita sideaine, joka täyttää fyysiset ja sähkökemialliset vaatimukset. Litiumparistoteknologian kehittymisen sekä kustannus- ja ympäristönsuojeluongelmien myötä vesipohjaiset sideaineet korvaavat lopulta öljypohjaiset sideaineet.

CMC kaksi suurta valmistusprosessia

Erilaisten eetteröintivälineiden mukaan CMC:n teollinen tuotanto voidaan jakaa kahteen kategoriaan: vesipohjaiseen menetelmään ja liuotinpohjaiseen menetelmään. Menetelmää, jossa käytetään vettä reaktioväliaineena, kutsutaan vesiväliainemenetelmäksi, jota käytetään alkalisen väliaineen ja matalalaatuisen CMC:n tuottamiseen. Menetelmää käyttää orgaanista liuotinta reaktioväliaineena kutsutaan liuotinmenetelmäksi, joka soveltuu keski- ja korkealaatuisen CMC:n valmistukseen. Nämä kaksi reaktiota suoritetaan vaivauskoneessa, joka kuuluu vaivausprosessiin ja on tällä hetkellä päämenetelmä CMC:n valmistuksessa.

Vesiväliainemenetelmä: aikaisempi teollinen tuotantoprosessi, menetelmänä saatetaan alkaliselluloosa ja eetteröintiaine reagoimaan vapaan alkalin ja veden olosuhteissa, jota käytetään keski- ja matalalaatuisten CMC-tuotteiden, kuten pesuaineiden ja tekstiilien liimausaineiden, valmistukseen Odota . Vesiväliainemenetelmän etuna on, että laitevaatimukset ovat suhteellisen yksinkertaiset ja kustannukset ovat alhaiset; haittana on se, että suuren nestemäisen väliaineen puutteen vuoksi reaktion syntyvä lämpö nostaa lämpötilaa ja kiihdyttää sivureaktioiden nopeutta, mikä johtaa alhaiseen eetteröintitehokkuuteen ja huonoon tuotteen laatuun.

Liuotinmenetelmä; joka tunnetaan myös nimellä orgaaninen liuotinmenetelmä, se on jaettu vaivausmenetelmään ja lietemenetelmään reaktion laimennusaineen määrän mukaan. Sen pääominaisuus on, että alkalointi- ja eetteröintireaktiot suoritetaan reaktioväliaineena (laimennusaineena) olevan orgaanisen liuottimen olosuhteissa. Kuten vesimenetelmän reaktioprosessi, myös liuotinmenetelmä koostuu kahdesta alkalointi- ja eetteröintivaiheesta, mutta näiden kahden vaiheen reaktioväliaine on erilainen. Liuotinmenetelmän etuna on, että siinä jätetään pois vesimenetelmälle ominaiset alkaliliotus-, puristus-, murskaus- ja vanhentamisprosessit, ja alkalisointi ja eetteröinti suoritetaan kaikki vaivaimessa; Haittana on, että lämpötilan hallittavuus on suhteellisen huono ja tilantarve suhteellisen huono. , korkeammat kustannukset.


Postitusaika: 05.01.2023
WhatsApp Online Chat!