Hoʻohana ʻo CMC i ka ʻoihana pākaukau

He aha ka sodium carboxymethyl cellulose?

ʻO Sodium Carboxymethyl cellulose, (i kapa ʻia hoʻi: Carboxymethyl cellulose sodium paʻakai, Carboxymethyl cellulose, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose) ʻo ia nā ʻano fiber i hoʻohana nui ʻia ma ka honua, ka nui o ka nui.

Cmc-na mea he cellulose derivative me ka polymerization degere o 100~2000 a me ka molecular kaumaha o 242.16. ʻO ka pauka fibrous keʻokeʻo. ʻAʻala ʻole, ʻono ʻole, ʻono ʻole, hygroscopic, hiki ʻole ke hoʻoheheʻe ʻia i loko o nā mea hoʻoheheʻe organik. ʻO kēia pepa e hoʻomaopopo nui i ka noi ʻana o ka sodium carboxymethyl cellulose i nā kikoʻī pākaukau lithium ion.

ʻO ka holomua i ka hoʻohana ʻana i ka Sodium carboxymethyl cellulose CMCi loko o nā pākahi lithium ion

I kēia manawa, hoʻohana nui ʻia ka polyvinylidene fluoride [pVDF, (CH: A CF:)] ma ke ʻano he mea hoʻopaʻa i ka hana ʻana i nā ʻona lithium ion. . ʻAʻole ʻo PVDF wale nō ke kumukūʻai, pono nō hoʻi e hoʻohana i ke kaʻina hana o ka mea pahū, aloha i ke kaiapuni o nā mea hoʻoheheʻe kūlohelohe, e like me N methyl ka alkane ketone (NMp) a me ka ea humidity koi no ka hana ʻana i ke kaʻina hana, maʻalahi hoʻi me ka hoʻopili ʻia. metala lithium, lithium graphite lua o ka hopena, oi loa aku i ke kūlana o ka wela kiʻekiʻe, kahi pilikia o ka mahuka wela. Hoʻohana ʻia ʻo Sodium carboxymethyl cellulose (CMC), kahi mea hoʻopili wai-soluble, ma ke ʻano he pani o pVDF no nā mea electrode, hiki ke pale i ka hoʻohana ʻana i ka NMp, hoʻemi i nā kumukūʻai a hoʻemi i ka pollution o ke kaiapuni. I ka manawa like, ʻaʻole pono ke kaʻina hana i ka haʻahaʻa o ke kaiapuni, akā hiki ke hoʻomaikaʻi i ka hiki o ka pākaukau, hoʻolōʻihi i ke ola pōʻai. Ma kēia pepa, ua loiloi ʻia ke kuleana o CMC i ka hana o ka pākaukau lithium ion, a ua hōʻuluʻulu ʻia ke ʻano o ka CMC e hoʻomaikaʻi ai i ka hana pākaukau mai nā ʻano o ka thermal stability, conductivity uila a me nā hiʻohiʻona electrochemical.

1. Hoʻolālā a me ka hana o CMC

1) Hoʻolālā CMC

Hoʻokaʻawale ʻia ʻo CMC e nā degere like ʻole o ka hoʻololi ʻana (Ds), a ua hoʻopilikia nui ʻia ka morphology huahana a me ka hana e Ds. LXie et al. ua aʻo i ka CMC me Ds o nā hui H like ʻole o Na. Hōʻike nā hualoaʻa SEM i ka CMC-Li-1 (Ds = 1.00) i hōʻike ʻia i ke ʻano granular, a me ka CMC-Li-2 (Ds = 0.62) i hōʻike ʻia i ke ʻano laina. Ua hōʻoia ka noiʻi a M. E et al i ka CMC. Hiki i ka Styrene butadiene rubber (SBR) ke keakea i ka agglomeration o Li: O a hoʻopaʻa i ka hoʻolālā interface, i mea e pono ai ka hana electrochemical.

2) CMC hana

2.1 )Paʻa wela

Zj Han et al. ua aʻo i ke kūpaʻa wela o nā mea paʻa like ʻole. ʻO ka mahana koʻikoʻi o pVDF ma kahi o 4500C. Ke hiki i ka 500 ℃, hiki mai ka decomposition wikiwiki a hoʻemi ʻia ka nuipa ma kahi o 70%. Ke piʻi ka mahana i 600 ℃, ua hoʻemi hou ʻia ka nuipa e 70%. I ka hiki ʻana o ka mahana i 300oC, ua hoʻemi ʻia ka nui o CMC-Li e 70%. Ke piʻi ka mahana i 400 ℃, ua hoʻemi ʻia ka nui o CMC-Li e 10%. ʻOi aku ka maʻalahi o ka hoʻoheheʻe ʻia ʻana o CMCLi ma mua o ka pVDF i ka pau ʻana o ke ola pākaukau.

2.2 )ʻO ka conductivity uila

S. Chou et al. 'S hōʻike hopena hōʻike i ka resistivity o CMCLI-1, CMC-Li-2 a pVDF he 0.3154 Mn·m a me 0.2634 Mn, pakahi. M a me 20.0365 Mn·m, e hōʻike ana i ke kiʻekiʻe o ka resistivity o pVDF ma mua o ka CMCLi, ʻoi aku ka maikaʻi o ka conductivity o CMC-LI ma mua o ka pVDF, a ʻo ka conductivity o CMCLI.1 ka haʻahaʻa ma mua o ka CMCLI.2.

2.3)ʻO ka hana electrochemical

FM Courtel et al. ua aʻo i nā ʻāpana voltammetry pōʻaiapuni o nā electrodes ma muli o ka poly-sulfonate (AQ) ke hoʻohana ʻia nā mea hoʻopili like ʻole. Loaʻa i nā mea hoʻopaʻa like ʻole ka hoʻonā ʻana a me ka hoʻohaʻahaʻa ʻana, no laila ʻokoʻa ka hiki ke kiʻekiʻe. Ma waena o lākou, ʻo 2.15V ka hiki o ka oxidation o CMCLi, a ʻo 2.55V ka hiki ke hoʻemi. He 2.605 V a me 1.950 V ka hiki ke hoemi a me ka hoemi ana o pVDF. Ke hoʻohālikelike ʻia me nā ʻāpana voltammetry cyclic o nā manawa ʻelua ma mua, ʻoi aku ka liʻiliʻi o ka ʻokoʻa hiki ke kiʻekiʻe o ka oxidation-reduction peak i ka wā i hoʻohana ʻia ai ka binder CMCLi ma mua o ka wā i hoʻohana ʻia ai ka pVDF, e hōʻike ana i ka emi ʻana o ka hopena a ʻoi aku ka maikaʻi o ka binder CMCLi. ka hiki ʻana mai o ka hopena oxidation-reduction.

2. Ka hopena noi a me ka mīkini o CMC

1) Ka hopena noi

Pj Suo et al. ua aʻo i ka hana electrochemical o Si/C composite mea i ka wā i hoʻohana ʻia ai ka pVDF a me CMC ma ke ʻano he mea hoʻopaʻa, a ʻike ʻia ʻo ka pākaukau e hoʻohana ana i ka CMC he hiki ke hoʻololi ʻia o 700mAh/g no ka manawa mua a loaʻa iā 597mAh/g ma hope o 4O pōʻaiapuni. ʻoi aku ka maikaʻi ma mua o ka pākaukau me ka pVDF. Jh Lee et al. ua aʻo i ka mana o Ds o CMC ma ke kūpaʻa o ka hoʻokuʻu ʻana i ka graphite a manaʻoʻiʻo ua hoʻoholo ʻia ka maikaʻi wai o ka hoʻokuʻu ʻia e Ds. Ma DS haʻahaʻa, CMC ikaika hydrophobic waiwai, a hiki ke hoʻonui i ka hopena me ka graphite ili ke hoʻohana ʻia ka wai ma ke ʻano he media. Loaʻa iā CMC nā mea maikaʻi i ka mālama ʻana i ke kūpaʻa o nā waiwai cyclic o nā mea anode silicon - tin alloy. Ua hoʻomākaukauʻia nā electrodes NiO me nā manaʻo likeʻole (0.1mouL, 0.3mol / L a me 0.5mol / L) CMC a me ka pVDF binder, a hoʻopiʻi a hoʻokuʻuʻia ma 1.5-3.5V me kahi o 0.1c. I loko o ka pōʻai mua, ʻoi aku ka kiʻekiʻe o ka hiki o ka pVDF binder cell ma mua o ka CMC binder cell. Ke piʻi ka helu o nā pōʻaiapuni i lO, e emi ana ka mana hoʻokuʻu o ka pVDF binder. Ma hope o nā pōʻai 4JD, ua emi iho nā mana hoʻokuʻu kikoʻī o 0.1movL, 0.3MOUL a me 0.5MovLPVDF i ka 250mAh/g, 157mAtv 'g a me 102mAh/g, i kēlā me kēia: ʻO ka hoʻokuʻu ʻana i nā mana kikoʻī o nā pihi me 0.1 moL. a me 0.5 moL/LCMC binder i mālama ʻia ma 698mAh/g, 555mAh/g a me 550mAh/g.

Hoʻohana ʻia ka binder CMC ma LiTI0. : a me SnO2 nanoparticles i ka hana hana. Ke hoʻohana nei i ka CMC ma ke ʻano he binder, LiFepO4 a me Li4TI50l2 ma ke ʻano he mau mea hana maikaʻi a maikaʻi ʻole, a me ka hoʻohana ʻana i ka pYR14FS1 e like me ka electrolyte retardant ahi, ua hoʻokele ʻia ke pākaukau he 150 mau manawa ma kahi o 0.1c i kēia manawa ma 1.5v ~ 3.5V i ka mahana, a me ka kikoʻī maikaʻi. Ua mālama ʻia ka capacitance ma 140mAh / g. Ma waena o nā paʻakai metala like ʻole i CMC, hoʻolauna ʻo CMCLi i nā ion metala ʻē aʻe, hiki ke kāohi i ka "hoʻololi hoʻololi (vii)" i loko o ka electrolyte i ka wā o ka holo.

2) Mechanism o ka hoʻomaikaʻi hana

Hiki i ka CMC Li binder ke hoʻomaikaʻi i ka hana electrochemical o AQ base electrode i ka pā lithium. M. E et al. -4 ua hana i kahi noiʻi mua e pili ana i ka mīkini a hāʻawi i kahi kumu hoʻohālike o ka hāʻawi ʻana o CMC-Li i ka electrode AQ. ʻO ka hana maikaʻi o CMCLi mai ka hopena hoʻopaʻa ikaika o nā paʻa hydrogen i hana ʻia e kahi OH, e kōkua ana i ka hoʻokumu pono ʻana o nā hale mesh. ʻAʻole e hoʻoheheʻe ka hydrophilic CMC-Li i loko o ka electrolyte organik, no laila he kūpaʻa maikaʻi i ka pākaukau, a paʻa ikaika i ka hoʻolālā electrode, kahi e hoʻopaʻa maikaʻi ai ka pākaukau. Cmc-li binder i maikai Li conductivity no ka mea, aia ka nui o na hui hana ma ke kaulahao mole o CMC-Li. I ka wā o ka hoʻokuʻu ʻana, aia ʻelua kumu o nā mea pono e hana pū me Li: (1) Li i ka electrolyte; (2) Li ma ke kaulahao mole o CMC-Li kokoke i ke kikowaena pono o ka mea hana.

ʻO ka hopena o ka pūʻulu hydroxyl a me ka pūʻulu hydroxyl i loko o ka mea hoʻopaʻa carboxymethyl CMC-Li e hana i ka paʻa covalent; Ma lalo o ka hana o ka ikaika kahua uila, hiki iā U ke hoʻololi i ke kaulahao molekala a i ʻole ke kaulahao mole e pili ana, ʻo ia hoʻi, ʻaʻole e pōʻino ke ʻano kaulahao mole; I ka hopena, e hoʻopaʻa ʻo Lj i ka ʻāpana AQ. Hōʻike kēia i ka hoʻohana ʻana o CMCLi ʻaʻole i hoʻomaikaʻi wale i ka hoʻololi ʻana o Li, akā hoʻomaikaʻi pū i ka helu hoʻohana o AQ. ʻO ke kiʻekiʻe o ka maʻiʻo o ka cH: COOLi a me 10Li i ke kaulahao mole, ʻoi aku ka maʻalahi o ka hoʻoili ʻana o Li. M. Arrmand et al. manaʻoʻiʻo hiki i nā pūhui organik o -COOH a i ʻole OH ke hana me ka 1 Li a hana i 1 C00Li a i ʻole 1 0Li ma kahi haʻahaʻa haʻahaʻa. I mea e 'imi hou aku ai i ka hana o ka CMCLi binder i ka electrode, CMC-Li-1 ua hoʻohana 'ia ma ke 'ano he mea hana a ua loa'a nā hopena like. Hoʻopili ʻo Li me hoʻokahi cH, COOH a me hoʻokahi 0H mai CMC Li a hoʻohua i ka cH: COOLi a me hoʻokahi 0 “e like me ka mea i hōʻike ʻia ma nā hoohalike (1) a me (2)

Ke piʻi nei ka helu o cH, COOLi, a me OLi, piʻi ka DS o CMC-Li. Hōʻike kēia i ka paʻa a maʻalahi o ka hoʻololi ʻana i ka Li. ʻO CMCLi kahi polymer conductive e hāʻawi i kahi ala kaʻa no Li e hiki i ka ʻili o nā ʻāpana AQ. Loaʻa i nā mea hoʻopili CMCLi maikaʻi ka uila uila a me ka ionic conductivity, e hopena i ka hana electrochemical maikaʻi a me ke ola pōʻai lōʻihi o nā electrodes CMCLi. JS Bridel et al. ua hoʻomākaukau i ka anode o ka pākaukau lithium ion me ka hoʻohana ʻana i nā mea hana silicon/carbon/polymer composite me nā mea hoʻopaʻa like ʻole e aʻo i ka mana o ka pilina ma waena o ke silikoni a me ka polymer ma ka hana holoʻokoʻa o ka pākaukau, a ʻike ʻia ʻo CMC ka hana maikaʻi loa ke hoʻohana ʻia ma ke ʻano he binder. Aia kahi paʻa hydrogen ikaika ma waena o ke silikoni a me CMC, nona ka mana hoʻōla ponoʻī a hiki ke hoʻoponopono i ka piʻi ʻana o ke koʻikoʻi o ka mea i ka wā o ke kaʻa kaʻa no ka mālama ʻana i ka paʻa o ke ʻano mea. Me ka CMC e like me ka mea hoʻopaʻa, hiki ke mālama ʻia ka mana o ka anode silicon ma luna o 1000mAh / g ma ka liʻiliʻi o 100 mau pōʻai, a ua kokoke ka hana coulomb i 99.9%.

3, hopena

Ma ke ʻano he binder, hiki ke hoʻohana ʻia nā mea CMC i nā ʻano like ʻole o nā mea electrode e like me ka graphite kūlohelohe, meso-phase carbon microspheres (MCMB), lithium titanate, tin based silicon based material anode a me lithium iron phosphate anode material, hiki ke hoʻomaikaʻi i ka pākaukau. hiki ke hoʻohālikelike ʻia me ka pYDF. He pōmaikaʻi ia i ke kūpaʻa wela, ka conductivity uila a me nā waiwai electrochemical o nā mea CMC. ʻElua mau hana nui no CMC e hoʻomaikaʻi ai i ka hana o nā pā lithium ion:

(1) ʻO ka hana hoʻopaʻa paʻa paʻa o CMC e hana i kahi mea e pono ai no ka loaʻa ʻana o ka hana pākaukau paʻa;

(2) Loaʻa iā CMC ka electron a me ka conductivity ion maikaʻi a hiki ke hoʻoikaika i ka hoʻoili ʻana o Li