બેટરીમાં સીએમસી બાઈન્ડરની અરજી

પાણી આધારિત નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીના મુખ્ય બાઈન્ડર તરીકે, CMC ઉત્પાદનોનો સ્થાનિક અને વિદેશી બેટરી ઉત્પાદકો દ્વારા વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. બાઈન્ડરની શ્રેષ્ઠ માત્રા પ્રમાણમાં મોટી બેટરી ક્ષમતા, લાંબી ચક્ર જીવન અને પ્રમાણમાં ઓછી આંતરિક પ્રતિકાર મેળવી શકે છે.

લિથિયમ-આયન બેટરીમાં બાઈન્ડર એ એક મહત્વપૂર્ણ સહાયક કાર્યાત્મક સામગ્રી છે. તે સમગ્ર ઇલેક્ટ્રોડના યાંત્રિક ગુણધર્મોનો મુખ્ય સ્ત્રોત છે અને ઇલેક્ટ્રોડની ઉત્પાદન પ્રક્રિયા અને બેટરીના ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ પ્રદર્શન પર મહત્વપૂર્ણ અસર કરે છે. બાઈન્ડરની પોતાની ક્ષમતા નથી અને તે બેટરીમાં ખૂબ જ નાનો હિસ્સો ધરાવે છે.

સામાન્ય બાઈન્ડરના એડહેસિવ ગુણધર્મો ઉપરાંત, લિથિયમ-આયન બેટરી ઇલેક્ટ્રોડ બાઈન્ડર સામગ્રીને ઇલેક્ટ્રોલાઇટના સોજો અને કાટનો સામનો કરવા તેમજ ચાર્જ અને ડિસ્ચાર્જ દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ કાટનો સામનો કરવા સક્ષમ હોવા જરૂરી છે. તે વર્કિંગ વોલ્ટેજ રેન્જમાં સ્થિર રહે છે, તેથી ત્યાં ઘણી પોલિમર સામગ્રી નથી જેનો ઉપયોગ લિથિયમ-આયન બેટરી માટે ઇલેક્ટ્રોડ બાઈન્ડર તરીકે થઈ શકે.

લિથિયમ-આયન બેટરી બાઈન્ડરના ત્રણ મુખ્ય પ્રકારો છે જેનો હાલમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે: પોલીવિનાલીડેન ફ્લોરાઈડ (PVDF), સ્ટાયરીન-બ્યુટાડીન રબર (SBR) ઇમલ્શન અને કાર્બોક્સિમિથિલ સેલ્યુલોઝ (CMC). વધુમાં, પોલીએક્રીલિક એસિડ (PAA), પોલીએક્રાયલોનિટ્રીલ (PAN) સાથે પાણી આધારિત બાઈન્ડર અને મુખ્ય ઘટકો તરીકે પોલીઆક્રીલેટ પણ ચોક્કસ બજાર પર કબજો કરે છે.

બેટરી-લેવલ CMC ની ચાર લાક્ષણિકતાઓ

કાર્બોક્સિમિથિલ સેલ્યુલોઝના એસિડ સ્ટ્રક્ચરની નબળી પાણીની દ્રાવ્યતાને કારણે, તેને વધુ સારી રીતે લાગુ કરવા માટે, CMC એ બેટરી ઉત્પાદનમાં ખૂબ જ વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી સામગ્રી છે.

પાણી આધારિત નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રીના મુખ્ય બાઈન્ડર તરીકે, CMC ઉત્પાદનોનો સ્થાનિક અને વિદેશી બેટરી ઉત્પાદકો દ્વારા વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે. બાઈન્ડરની શ્રેષ્ઠ માત્રા પ્રમાણમાં મોટી બેટરી ક્ષમતા, લાંબી ચક્ર જીવન અને પ્રમાણમાં ઓછી આંતરિક પ્રતિકાર મેળવી શકે છે.

CMC ની ચાર લાક્ષણિકતાઓ છે:

પ્રથમ, CMC ઉત્પાદનને હાઇડ્રોફિલિક અને દ્રાવ્ય, પાણીમાં સંપૂર્ણપણે દ્રાવ્ય, મુક્ત ફાઇબર અને અશુદ્ધિઓ વિના બનાવી શકે છે.

બીજું, અવેજીની ડિગ્રી સમાન છે અને સ્નિગ્ધતા સ્થિર છે, જે સ્થિર સ્નિગ્ધતા અને સંલગ્નતા પ્રદાન કરી શકે છે.

ત્રીજું, ઓછી મેટલ આયન સામગ્રી સાથે ઉચ્ચ-શુદ્ધતા ઉત્પાદનોનું ઉત્પાદન કરો.

ચોથું, ઉત્પાદન SBR લેટેક્સ અને અન્ય સામગ્રી સાથે સારી સુસંગતતા ધરાવે છે.

બેટરીમાં વપરાતા CMC સોડિયમ કાર્બોક્સિમિથિલ સેલ્યુલોઝએ તેની ઉપયોગની અસરમાં ગુણાત્મક સુધારો કર્યો છે, અને તે જ સમયે તેને વર્તમાન ઉપયોગની અસર સાથે સારી ઉપયોગ કામગીરી પ્રદાન કરે છે.

બેટરીમાં CMC ની ભૂમિકા

CMC એ સેલ્યુલોઝનું કાર્બોક્સિમિથિલેટેડ ડેરિવેટિવ છે, જે સામાન્ય રીતે કોસ્ટિક આલ્કલી અને મોનોક્લોરોએસેટિક એસિડ સાથે કુદરતી સેલ્યુલોઝ પર પ્રતિક્રિયા કરીને તૈયાર કરવામાં આવે છે, અને તેનું પરમાણુ વજન હજારોથી લાખો સુધી હોય છે.

CMC એ સફેદથી આછો પીળો પાવડર, દાણાદાર અથવા તંતુમય પદાર્થ છે, જે મજબૂત હાઇગ્રોસ્કોપીસીટી ધરાવે છે અને તે પાણીમાં સરળતાથી દ્રાવ્ય છે. જ્યારે તે તટસ્થ અથવા આલ્કલાઇન હોય છે, ત્યારે સોલ્યુશન ઉચ્ચ સ્નિગ્ધતા પ્રવાહી હોય છે. જો તે લાંબા સમય સુધી 80 ℃ ઉપર ગરમ કરવામાં આવે તો, સ્નિગ્ધતા ઘટશે અને તે પાણીમાં અદ્રાવ્ય હશે. જ્યારે તે 190-205 ° સે સુધી ગરમ થાય છે ત્યારે તે ભૂરા રંગના થાય છે અને જ્યારે 235-248 ° સે સુધી ગરમ થાય છે ત્યારે તે કાર્બનાઇઝ થાય છે.

કારણ કે CMC પાસે જલીય દ્રાવણમાં જાડું થવું, બંધન, પાણીની જાળવણી, ઇમલ્સિફિકેશન અને સસ્પેન્શનના કાર્યો છે, તે સિરામિક્સ, ખોરાક, સૌંદર્ય પ્રસાધનો, પ્રિન્ટિંગ અને ડાઇંગ, પેપરમેકિંગ, કાપડ, કોટિંગ્સ, એડહેસિવ્સ અને દવાના ક્ષેત્રોમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાય છે. અંતિમ સિરામિક્સ અને લિથિયમ બેટરી આ ક્ષેત્રનો હિસ્સો લગભગ 7% છે, જે સામાન્ય રીતે "ઔદ્યોગિક મોનોસોડિયમ ગ્લુટામેટ" તરીકે ઓળખાય છે.

ખાસ કરીનેસીએમસીબેટરીમાં, CMC ના કાર્યો છે: નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ સક્રિય સામગ્રી અને વાહક એજન્ટને વિખેરી નાખવું; નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ સ્લરી પર જાડું થવું અને એન્ટિ-સેડિમેન્ટેશન અસર; સહાયક બંધન; ઇલેક્ટ્રોડના પ્રોસેસિંગ પ્રદર્શનને સ્થિર કરવું અને બેટરી ચક્રના પ્રદર્શનને સુધારવામાં મદદ કરવી; ધ્રુવના ટુકડાની છાલની મજબૂતાઈને સુધારવી, વગેરે.

CMC પ્રદર્શન અને પસંદગી

ઇલેક્ટ્રોડ સ્લરી બનાવતી વખતે CMC ઉમેરવાથી સ્લરીની સ્નિગ્ધતા વધી શકે છે અને સ્લરીને સ્થાયી થવાથી અટકાવી શકાય છે. CMC સોડિયમ આયનો અને આયનોને જલીય દ્રાવણમાં વિઘટિત કરશે, અને CMC ગુંદરની સ્નિગ્ધતા તાપમાનના વધારા સાથે ઘટશે, જે ભેજને શોષવામાં સરળ છે અને નબળી સ્થિતિસ્થાપકતા ધરાવે છે.

નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ ગ્રેફાઇટના વિખેરવામાં CMC ખૂબ સારી ભૂમિકા ભજવી શકે છે. જેમ જેમ CMC નું પ્રમાણ વધે છે તેમ તેમ તેના વિઘટન ઉત્પાદનો ગ્રેફાઇટ કણોની સપાટીને વળગી રહેશે, અને ગ્રેફાઇટ કણો ઇલેક્ટ્રોસ્ટેટિક બળને કારણે એકબીજાને ભગાડશે, સારી વિક્ષેપ અસર પ્રાપ્ત કરશે.

CMC નો સ્પષ્ટ ગેરલાભ એ છે કે તે પ્રમાણમાં બરડ છે. જો તમામ CMCનો ઉપયોગ બાઈન્ડર તરીકે કરવામાં આવે, તો ધ્રુવના ટુકડાને દબાવવા અને કાપવાની પ્રક્રિયા દરમિયાન ગ્રેફાઈટ નેગેટિવ ઈલેક્ટ્રોડ તૂટી જશે, જેનાથી પાવડરનું ગંભીર નુકસાન થશે. તે જ સમયે, CMC ઇલેક્ટ્રોડ સામગ્રી અને pH મૂલ્યના ગુણોત્તરથી ખૂબ પ્રભાવિત થાય છે, અને ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ દરમિયાન ઇલેક્ટ્રોડ શીટ ક્રેક થઈ શકે છે, જે બેટરીની સલામતીને સીધી અસર કરે છે.

શરૂઆતમાં, નેગેટિવ ઈલેક્ટ્રોડ સ્ટિરિંગ માટે વપરાતું બાઈન્ડર PVDF અને અન્ય ઓઈલ-આધારિત બાઈન્ડર હતું, પરંતુ પર્યાવરણીય સુરક્ષા અને અન્ય પરિબળોને ધ્યાનમાં લેતા, તે નકારાત્મક ઈલેક્ટ્રોડ માટે પાણી આધારિત બાઈન્ડરનો ઉપયોગ કરવા માટે મુખ્ય પ્રવાહ બની ગયો છે.

સંપૂર્ણ બાઈન્ડર અસ્તિત્વમાં નથી, એક બાઈન્ડર પસંદ કરવાનો પ્રયાસ કરો જે ભૌતિક પ્રક્રિયા અને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ આવશ્યકતાઓને પૂર્ણ કરે. લિથિયમ બેટરી ટેક્નોલોજીના વિકાસ સાથે, તેમજ ખર્ચ અને પર્યાવરણીય સુરક્ષાના મુદ્દાઓ સાથે, પાણી આધારિત બાઈન્ડર આખરે તેલ આધારિત બાઈન્ડરને બદલશે.

CMC બે મુખ્ય ઉત્પાદન પ્રક્રિયાઓ

વિવિધ ઇથરફિકેશન માધ્યમો અનુસાર, CMC ના ઔદ્યોગિક ઉત્પાદનને બે શ્રેણીઓમાં વિભાજિત કરી શકાય છે: પાણી આધારિત પદ્ધતિ અને દ્રાવક-આધારિત પદ્ધતિ. પ્રતિક્રિયા માધ્યમ તરીકે પાણીનો ઉપયોગ કરવાની પદ્ધતિને જળ માધ્યમ પદ્ધતિ કહેવામાં આવે છે, જેનો ઉપયોગ આલ્કલાઇન માધ્યમ અને નિમ્ન-ગ્રેડ CMC ઉત્પન્ન કરવા માટે થાય છે. પ્રતિક્રિયા માધ્યમ તરીકે કાર્બનિક દ્રાવકનો ઉપયોગ કરવાની પદ્ધતિને દ્રાવક પદ્ધતિ કહેવામાં આવે છે, જે મધ્યમ અને ઉચ્ચ-ગ્રેડ સીએમસીના ઉત્પાદન માટે યોગ્ય છે. આ બે પ્રતિક્રિયાઓ ઘૂંટણમાં હાથ ધરવામાં આવે છે, જે ગૂંથવાની પ્રક્રિયા સાથે સંબંધિત છે અને હાલમાં CMC ઉત્પાદન માટેની મુખ્ય પદ્ધતિ છે.

પાણીની માધ્યમ પદ્ધતિ: અગાઉની ઔદ્યોગિક ઉત્પાદન પ્રક્રિયા, પદ્ધતિ એ મુક્ત આલ્કલી અને પાણીની શરતો હેઠળ આલ્કલી સેલ્યુલોઝ અને ઇથરફિકેશન એજન્ટ પર પ્રતિક્રિયા કરવાની છે, જેનો ઉપયોગ મધ્યમ અને નિમ્ન-ગ્રેડ સીએમસી ઉત્પાદનો તૈયાર કરવા માટે થાય છે, જેમ કે ડિટરજન્ટ અને ટેક્સટાઇલ સાઈઝિંગ એજન્ટો રાહ જુઓ. . પાણીની માધ્યમ પદ્ધતિનો ફાયદો એ છે કે સાધનોની જરૂરિયાતો પ્રમાણમાં સરળ છે અને કિંમત ઓછી છે; ગેરલાભ એ છે કે પ્રવાહી માધ્યમની મોટી માત્રાના અભાવને કારણે, પ્રતિક્રિયા દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ગરમી તાપમાનમાં વધારો કરે છે અને બાજુની પ્રતિક્રિયાઓની ગતિને વેગ આપે છે, પરિણામે ઓછી ઇથરફિકેશન કાર્યક્ષમતા અને નબળી ઉત્પાદન ગુણવત્તામાં પરિણમે છે.

દ્રાવક પદ્ધતિ; ઓર્ગેનિક દ્રાવક પદ્ધતિ તરીકે પણ ઓળખાય છે, તે પ્રતિક્રિયા મંદીની માત્રા અનુસાર ગૂંથવાની પદ્ધતિ અને સ્લરી પદ્ધતિમાં વિભાજિત થાય છે. તેની મુખ્ય વિશેષતા એ છે કે આલ્કલાઈઝેશન અને ઈથરિફિકેશન પ્રતિક્રિયાઓ કાર્બનિક દ્રાવકની સ્થિતિ હેઠળ પ્રતિક્રિયા માધ્યમ (મંદ) તરીકે કરવામાં આવે છે. પાણીની પદ્ધતિની પ્રતિક્રિયા પ્રક્રિયાની જેમ, દ્રાવક પદ્ધતિમાં પણ આલ્કલાઈઝેશન અને ઈથરિફિકેશનના બે તબક્કા હોય છે, પરંતુ આ બે તબક્કાઓનું પ્રતિક્રિયા માધ્યમ અલગ છે. દ્રાવક પદ્ધતિનો ફાયદો એ છે કે તે પાણીની પદ્ધતિમાં અંતર્ગત આલ્કલીને પલાળવાની, દબાવવાની, કચડી નાખવાની અને વૃદ્ધાવસ્થાની પ્રક્રિયાઓને છોડી દે છે, અને આલ્કલાઈઝેશન અને ઈથરિફિકેશન બધું જ નીડરમાં કરવામાં આવે છે; ગેરલાભ એ છે કે તાપમાન નિયંત્રણક્ષમતા પ્રમાણમાં નબળી છે, અને જગ્યાની જરૂરિયાતો પ્રમાણમાં નબળી છે. , વધુ ખર્ચ.