Úsáideann CMC i dTionscal Battery

Cad é carboxymethyl ceallalós sóidiam?

Sóidiam Carboxymethyl ceallalóis, (ar a dtugtar freisin: Carboxymethyl cellulose salann sóidiam, Carboxymethyl cellulose, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose) Is é an domhan cineálacha is mó a úsáidtear snáithíní, dáileog uasta.

Is díorthach ceallalóis é Cmc-na le céim pholaiméirithe de 100~2000 agus meáchan móilíneach de 242.16. Púdar bán snáithíneach nó gráinneach. Gan bholadh, gan blas, gan blas, hygroscópach, dothuaslagtha i dtuaslagóirí orgánacha. An páipéar seo go príomha chun tuiscint a fháil ar chur i bhfeidhm ceallalóis carboxymethyl sóidiam i sonraí ceallraí ian litiam.

Dul chun cinn i gcur i bhfeidhm ceallalóis carboxymethyl Sóidiam CMCi gcadhnraí ian litiam

Faoi láthair, úsáidtear fluairíd polyvinylidene [pVDF, (CH: A CF:)] go forleathan mar ceanglóra i dtáirgeadh cadhnraí ian litiam. . Ní hamháin go bhfuil PVDF costasach, ní mór é a úsáid freisin sa phróiseas iarratais pléascach, atá neamhdhíobhálach don chomhshaol de thuaslagóirí orgánacha, mar shampla N meitile a bhfuil an céatóin alcán (NMp) agus ceanglais taise aeir le haghaidh próiseas táirgthe go docht, chomh maith go héasca le leabaithe. litiam miotail, graifít litiam imoibriú tánaisteach, go háirithe i riocht teocht ard, riosca spontáineach de runaway teirmeach. Úsáidtear carboxymethyl cellulose sóidiam (CMC), ceanglóra intuaslagtha in uisce, mar ionadach ar pVDF d'ábhair leictreoid, a fhéadfaidh úsáid NMp a sheachaint, costais a laghdú agus truailliú comhshaoil ​​a laghdú. Ag an am céanna, ní gá taise comhshaoil ​​a bheith ag an bpróiseas táirgthe, ach is féidir freisin cumas na ceallraí a fheabhsú, an saolré timthriall a shíneadh. Sa pháipéar seo, rinneadh athbhreithniú ar ról CMC i bhfeidhmíocht ceallraí ian litiam, agus rinneadh achoimre ar mheicníocht feabhas CMC ar fheidhmíocht ceallraí ó na gnéithe a bhaineann le cobhsaíocht theirmeach, seoltacht leictreach agus tréithe leictriceimiceach.

1. Struchtúr agus feidhmíocht CMC

1) Struchtúr CMC

Déantar CMC a aicmiú go ginearálta de réir céimeanna éagsúla ionaid (Ds), agus bíonn tionchar mór ag Ds ar mhoirfeolaíocht agus ar fheidhmíocht an táirge. Bhí LXie et al. rinne staidéar ar an CMC le Ds de phéirí H éagsúla Na. Léirigh torthaí anailíse SEM gur chuir CMC-Li-1 (Ds = 1.00) struchtúr gráinneach i láthair, agus chuir CMC-Li-2 (Ds = 0.62) struchtúr líneach i láthair. Chruthaigh taighde M. E et al go raibh CMC. Is féidir le rubar styrene bútaidhé-éin (SBR) bac a chur ar cheirtleán Li: O agus an struchtúr comhéadan a chobhsú, rud atá tairbheach don fheidhmíocht leictriceimiceach.

2) feidhmíocht CMC

2.1)Cobhsaíocht theirmeach

Dúirt Zj Han et al. staidéar ar chobhsaíocht theirmeach na ceanglóirí éagsúla. Tá teocht chriticiúil pVDF thart ar 4500C. Nuair a shroicheann sé 500 ℃, tarlaíonn dianscaoileadh tapa agus laghdaítear an mais thart ar 70%. Nuair a shroich an teocht 600 ℃, laghdaíodh an mais tuilleadh 70%. Nuair a shroich an teocht 300oC, laghdaíodh mais CMC-Li 70%. Nuair a shroich an teocht 400 ℃, laghdaíodh mais CMC-Li 10%. Tá sé níos éasca CMCLi a dhianscaoileadh ná pVDF ag deireadh shaolré na ceallraí.

2.2)An seoltacht leictreach

S. Chou et al. Thaispeáin torthaí tástála gurbh ionann friotachas CMCLI-1, CMC-Li-2 agus pVDF agus 0.3154 Mn·m agus 0.2634 Mn, faoi seach. M agus 20.0365 Mn·m, rud a thugann le fios go bhfuil friotachas pVDF níos airde ná sin CMCLi, tá seoltacht CMC-LI níos fearr ná seoltacht pVDF, agus tá seoltacht CMCLI.1 níos ísle ná seoltacht CMCLI.2.

2.3)Feidhmíocht leictriceimiceach

Dúirt FM Courtel et al. rinne sé staidéar ar chuair thimthriallacha voltaiméadrachta leictreoidí bunaithe ar phola-sulfónáit (AQ) nuair a úsáideadh ceanglóirí éagsúla. Tá imoibrithe ocsaídiúcháin agus laghdaithe difriúla ag ceanglóirí éagsúla, agus mar sin tá an bhuaicacmhainneacht difriúil. Ina measc, is é 2.15V an cumas ocsaídiúcháin CMCLi, agus is é 2.55V an cumas laghdaithe. Ba é acmhainneacht ocsaídiúcháin agus acmhainneacht laghdaithe pVDF ná 2.605 V agus 1.950 V faoi seach. I gcomparáid leis na cuair voltamiméadrachta timthriallacha an dá uair roimhe seo, bhí difríocht ionchasach buaic an bhuaic laghdaithe ocsaídiúcháin nuair a úsáideadh ceanglóir CMCLi níos lú ná nuair a úsáideadh pVDF, rud a léiríonn go raibh an t-imoibriú níos lú bac agus CMCLi ceanglóra níos mó a chabhródh le. tharla an imoibriú ocsaídiúcháin-laghdaithe.

2. Éifeacht iarratais agus meicníocht CMC

1) Éifeacht iarratais

Tá Pj Suo et al. rinne sé staidéar ar fheidhmíocht leictriceimiceach ábhar ilchodach Si / C nuair a úsáideadh pVDF agus CMC mar cheangail, agus fuarthas amach go raibh cumas sonrach inchúlaithe de 700mAh / g ag an gceallraí a úsáideann CMC den chéad uair agus go raibh 597mAh / g fós aige tar éis timthriallta 4O, a níos fearr ná an ceallraí ag baint úsáide as pVDF. Jh Lee et al. rinne sé staidéar ar thionchar Ds CMC ar chobhsaíocht fionraí graifíte agus chreid sé gurb é Ds a chinn cáilíocht leachtach na fionraí. Ag DS íseal, tá airíonna hidreafóbach láidir ag CMC, agus is féidir leis an imoibriú le dromchla grafite a mhéadú nuair a úsáidtear uisce mar mheáin. Tá buntáistí ag CMC freisin maidir le cobhsaíocht airíonna timthriallacha sileacain - ábhair anóid cóimhiotal stáin. Ullmhaíodh na leictreoidí NiO le tiúchain éagsúla (0.1mouL, 0.3mol/L agus 0.5mol/L) CMC agus ceanglóra pVDF, agus iad a mhuirearú agus a urscaoileadh ag 1.5-3.5V le sruth 0.1c. Le linn an chéad timthriall, bhí cumas na cille ceanglóra pVDF níos airde ná cumas na cille ceanglóra CMC. Nuair a shroicheann líon na dtimthriallta lO, laghdaítear cumas urscaoilte an ceanglóra pVDF ar ndóigh. Tar éis timthriallta 4JD, laghdaigh saintoilleadh urscaoilte na gceanglóirí 0.1movL, 0.3MOUL agus 0.5MovLPVDF go 250mAh/g, 157mAtv 'g agus 102mAh/g, faoi seach: Sainchumais urscaoilte na gcadhnraí le 0.1 moL/L, 0.3 moL/L, 0.3 moL/L agus coinníodh 0.5 moL/Ceangalóir LCMC ag 698mAh/g, 555mAh/g agus 550mAh/g, faoi seach.

Úsáidtear ceanglóir CMC ar LiTI0. : agus nanacháithníní SnO2 i dtáirgeadh tionsclaíoch. Ag baint úsáide as CMC mar ceanglóra, LiFepO4 agus Li4TI50l2 mar ábhair ghníomhacha dearfacha agus diúltacha, faoi seach, agus ag baint úsáide as pYR14FS1 mar leictrilít lasair-retardant, timthrialladh an ceallraí 150 uair ag sruth 0.1c ag 1.5v ~ 3.5V ag teocht, agus an dearfach sonrach coinníodh toilleas ag 140mAh/g. I measc na salainn miotail éagsúla i CMC, tugann CMCLi isteach iain miotail eile, ar féidir leo “imoibriú malairte (vii)” a chosc ar an leictrilít le linn cúrsaíochta.

2) Meicníocht feabhsaithe feidhmíochta

Is féidir le ceanglóra CMC Li feabhas a chur ar fheidhmíocht leictriceimiceach leictreoid bonn AQ i gceallraí litiam. M. E et al. -4 rinne sé réamhstaidéar ar an meicníocht agus mhol sé samhail de dháileadh CMC-Li san leictreoid AQ. Tagann dea-fheidhmíocht CMCLi as éifeacht nasctha láidir na mbannaí hidrigine arna dtáirgeadh ag OH, rud a chuireann le foirmiú éifeachtach struchtúr mogalra. Ní dhéanfaidh an CMC-Li hydrophilic a dhíscaoileadh sa leictrilít orgánach, agus mar sin tá cobhsaíocht mhaith aige sa cheallraí, agus tá greamaitheacht láidir aige leis an struchtúr leictreoid, rud a fhágann go bhfuil cobhsaíocht mhaith ag an gceallraí. Tá seoltacht mhaith Li ag ceanglóra Cmc-li toisc go bhfuil líon mór grúpaí feidhmiúla ar an slabhra móilíneach CMC-Li. Le linn an urscaoilte, tá dhá fhoinse substaintí éifeachtacha ag gníomhú le Li: (1) Li sa electrolyte; (2) Li ar an slabhra mhóilíneach CMC-Li in aice le lár éifeachtach na substainte gníomhaí.

Cruthóidh imoibriú grúpa hiodrocsaile agus grúpa hiodrocsaile i ceanglóra carboxymethyl CMC-Li banna comhfhiúsach; Faoi ghníomh fórsa réimse leictrigh, is féidir le U aistriú ar an slabhra mhóilíneach nó ar an slabhra mhóilíneach in aice láimhe, is é sin, ní dhéanfar damáiste don struchtúr slabhra móilíneach; Faoi dheireadh, nascfaidh Lj leis an gcáithnín AQ. Léiríonn sé seo go bhfeabhsaíonn cur i bhfeidhm CMCLi ní hamháin éifeachtacht aistrithe Li, ach feabhsaíonn sé ráta úsáide AQ freisin. Dá airde an t-ábhar cH: COOLi agus 10Li sa slabhra mhóilíneach, an t-aistriú Li níos éasca. M. Arrmand et al. chreid sé go bhféadfadh comhdhúile orgánacha de -COOH nó OH imoibriú le 1 Li faoi seach agus 1 C00Li nó 1 0Li a tháirgeadh ar acmhainn íseal. D'fhonn meicníocht ceanglóra CMCLi i leictreoid a iniúchadh tuilleadh, baineadh úsáid as CMC-Li-1 mar ábhar gníomhach agus fuarthas conclúidí den chineál céanna. Imoibríonn Li le cH amháin, COOH agus 0H amháin ó CMC Li agus gineann sé cH: COOLi agus ceann 0 “faoi seach, mar a thaispeántar i gcothromóidí (1) agus (2)

De réir mar a mhéadaíonn líon na gcH, COOLi, agus OLi, méadaíonn THE DS de CMC-Li. Léiríonn sé seo go n-éiríonn an ciseal orgánach comhdhéanta den chuid is mó de ceanglóra dromchla na gcáithníní AQ níos cobhsaí agus níos éasca Li a aistriú. Is polaiméir seoltaí é CMCLi a sholáthraíonn bealach iompair do Li chun dromchla na gcáithníní AQ a bhaint amach. Tá seoltacht leictreonach agus ianach maith ag ceanglóirí CMCLi, rud a fhágann go bhfuil dea-fheidhmíocht leictreamaiceimiceach agus saolré timthriall fada leictreoidí CMCLi. Dúirt JS Bridel et al. D'ullmhaigh anóid ceallraí ian litiam ag baint úsáide as ábhair chomhchodacha sileacain / carbóin / polaiméire le ceangaltóirí éagsúla chun staidéar a dhéanamh ar thionchar an idirghníomhaíochta idir sileacain agus polaiméir ar fheidhmíocht iomlán na ceallraí, agus fuarthas amach go raibh an fheidhmíocht is fearr ag CMC nuair a úsáidtear é mar ceanglóra. Tá nasc láidir hidrigine idir sileacain agus CMC, a bhfuil cumas féin-leighis aige agus is féidir leis an strus méadaitheach ar an ábhar a choigeartú le linn an phróisis rothaíochta chun cobhsaíocht an struchtúir ábhair a chothabháil. Le CMC mar ceanglóra, is féidir cumas anóid sileacain a choinneáil os cionn 1000mAh / g i 100 timthriall ar a laghad, agus tá éifeachtacht coulomb gar do 99.9%.

3, conclúid

Mar ceanglóra, is féidir ábhar CMC a úsáid i gcineálacha éagsúla ábhair leictreoid, mar shampla graifít nádúrtha, microspheres carbóin meso-chéim (MCMB), titanáit litiam, ábhar anóid sileacain bunaithe ar stáin agus ábhar anóid fosfáit iarainn litiam, ar féidir leo an ceallraí a fheabhsú. toilleadh, cobhsaíocht rothaíochta agus saolré rothaíochta i gcomparáid le pYDF. Tá sé tairbheach do chobhsaíocht theirmeach, seoltacht leictreach agus airíonna leictreamaiceimiceacha ábhair CMC. Tá dhá phríomh-mheicníocht ann do CMC chun feidhmíocht cadhnraí ian litiam a fheabhsú:

(1) Cruthaíonn feidhmíocht nascáil chobhsaí CMC réamhriachtanas riachtanach chun feidhmíocht ceallraí cobhsaí a fháil;

(2) Tá seoltacht leictreon agus ian maith ag CMC agus féadann sé aistriú Li a chur chun cinn