Sebagai pengikat utama bahan elektroda negatif berbahan dasar air, produk CMC banyak digunakan oleh produsen baterai dalam dan luar negeri. Jumlah pengikat yang optimal dapat memperoleh kapasitas baterai yang relatif besar, masa pakai yang lama, dan resistansi internal yang relatif rendah.
Binder adalah salah satu bahan fungsional tambahan yang penting dalam baterai lithium-ion. Ini adalah sumber utama sifat mekanik seluruh elektroda dan memiliki dampak penting pada proses produksi elektroda dan kinerja elektrokimia baterai. Pengikatnya sendiri tidak memiliki kapasitas dan hanya menempati sebagian kecil baterai.
Selain sifat perekat dari pengikat umum, bahan pengikat elektroda baterai lithium-ion juga harus mampu menahan pembengkakan dan korosi elektrolit, serta menahan korosi elektrokimia selama pengisian dan pengosongan. Tetap stabil pada rentang tegangan kerja, sehingga tidak banyak bahan polimer yang dapat digunakan sebagai pengikat elektroda baterai lithium-ion.
Ada tiga jenis utama pengikat baterai lithium-ion yang banyak digunakan saat ini: polivinilidena fluorida (PVDF), emulsi karet stirena-butadiena (SBR), dan karboksimetil selulosa (CMC). Selain itu, asam poliakrilat (PAA), pengikat berbahan dasar air dengan komponen utama poliakrilonitril (PAN) dan poliakrilat juga menempati pasar tertentu.
Empat karakteristik CMC tingkat baterai
Karena kelarutan dalam air yang buruk dari struktur asam karboksimetil selulosa, agar dapat diterapkan dengan lebih baik, CMC adalah bahan yang banyak digunakan dalam produksi baterai.
Sebagai pengikat utama bahan elektroda negatif berbahan dasar air, produk CMC banyak digunakan oleh produsen baterai dalam dan luar negeri. Jumlah pengikat yang optimal dapat memperoleh kapasitas baterai yang relatif besar, masa pakai yang lama, dan resistansi internal yang relatif rendah.
Empat karakteristik CMC adalah:
Pertama, CMC dapat membuat produk bersifat hidrofilik dan larut, larut sempurna dalam air, tanpa serat bebas dan kotoran.
Kedua, derajat substitusinya seragam dan viskositasnya stabil, yang dapat memberikan viskositas dan daya rekat yang stabil.
Ketiga, menghasilkan produk dengan kemurnian tinggi dengan kandungan ion logam rendah.
Keempat, produk tersebut memiliki kompatibilitas yang baik dengan lateks SBR dan bahan lainnya.
CMC natrium karboksimetil selulosa yang digunakan dalam baterai telah meningkatkan efek penggunaannya secara kualitatif, dan pada saat yang sama memberikan kinerja penggunaan yang baik, dengan efek penggunaan saat ini.
Peran CMC dalam baterai
CMC adalah turunan selulosa karboksimetilasi, yang biasanya dibuat dengan mereaksikan selulosa alami dengan alkali kaustik dan asam monokloroasetat, dan berat molekulnya berkisar dari ribuan hingga jutaan.
CMC adalah bubuk berwarna putih hingga kuning muda, berbentuk butiran atau berserat, yang memiliki higroskopisitas kuat dan mudah larut dalam air. Jika bersifat netral atau basa, larutannya adalah cairan dengan viskositas tinggi. Jika dipanaskan di atas 80℃ dalam waktu lama maka viskositasnya akan berkurang dan tidak larut dalam air. Berubah menjadi coklat jika dipanaskan hingga 190-205°C, dan menjadi karbon jika dipanaskan hingga 235-248°C.
Karena CMC mempunyai fungsi pengental, pengikatan, retensi air, emulsifikasi dan suspensi dalam larutan air, maka CMC banyak digunakan di bidang keramik, makanan, kosmetik, percetakan dan pencelupan, pembuatan kertas, tekstil, pelapis, perekat dan obat-obatan, high- keramik akhir dan baterai litium Bidang ini menyumbang sekitar 7%, umumnya dikenal sebagai “monosodium glutamat industri”.
Secara khususcmcdalam baterai, fungsi CMC adalah: mendispersikan bahan aktif elektroda negatif dan bahan konduktif; efek penebalan dan anti-sedimentasi pada bubur elektroda negatif; membantu ikatan; menstabilkan kinerja pemrosesan elektroda dan membantu meningkatkan kinerja siklus baterai; meningkatkan kekuatan kulit potongan tiang, dll.
Kinerja dan seleksi CMC
Menambahkan CMC saat membuat bubur elektroda dapat meningkatkan viskositas bubur dan mencegah bubur mengendap. CMC akan menguraikan ion natrium dan anion dalam larutan air, dan viskositas lem CMC akan menurun seiring dengan meningkatnya suhu, mudah menyerap kelembapan dan memiliki elastisitas yang buruk.
CMC dapat memainkan peran yang sangat baik dalam dispersi grafit elektroda negatif. Ketika jumlah CMC meningkat, produk dekomposisinya akan menempel pada permukaan partikel grafit, dan partikel grafit akan saling tolak menolak karena gaya elektrostatis, sehingga mencapai efek dispersi yang baik.
Kerugian nyata dari CMC adalah relatif rapuh. Jika semua CMC digunakan sebagai pengikat, elektroda negatif grafit akan runtuh selama proses pengepresan dan pemotongan potongan tiang, yang akan menyebabkan hilangnya bubuk secara serius. Pada saat yang sama, CMC sangat dipengaruhi oleh rasio bahan elektroda dan nilai pH, dan lembaran elektroda dapat retak selama pengisian dan pengosongan, yang secara langsung mempengaruhi keamanan baterai.
Awalnya, bahan pengikat yang digunakan untuk pengadukan elektroda negatif adalah PVDF dan bahan pengikat berbahan dasar minyak lainnya, namun dengan mempertimbangkan perlindungan lingkungan dan faktor lainnya, penggunaan bahan pengikat berbahan dasar air untuk elektroda negatif sudah menjadi hal yang umum.
Tidak ada bahan pengikat yang sempurna, usahakan untuk memilih bahan pengikat yang memenuhi persyaratan proses fisik dan elektrokimia. Dengan berkembangnya teknologi baterai litium, serta masalah biaya dan perlindungan lingkungan, bahan pengikat berbahan dasar air pada akhirnya akan menggantikan bahan pengikat berbahan dasar minyak.
CMC dua proses manufaktur utama
Menurut media eterifikasi yang berbeda, produksi industri CMC dapat dibagi menjadi dua kategori: metode berbasis air dan metode berbasis pelarut. Metode yang menggunakan air sebagai media reaksi disebut metode media air, yang digunakan untuk menghasilkan media basa dan CMC kadar rendah. Metode yang menggunakan pelarut organik sebagai media reaksi disebut metode pelarut, yang cocok untuk produksi CMC bermutu sedang dan tinggi. Kedua reaksi ini dilakukan dalam mesin pengaduk (kneader), yang termasuk dalam proses pengadukan dan saat ini merupakan metode utama untuk memproduksi CMC.
Metode media air: proses produksi industri sebelumnya, metodenya adalah dengan mereaksikan selulosa alkali dan zat eterifikasi dalam kondisi alkali bebas dan air, yang digunakan untuk menyiapkan produk CMC tingkat menengah dan rendah, seperti deterjen dan bahan pengukur tekstil Tunggu . Keuntungan metode media air adalah persyaratan peralatannya relatif sederhana dan biayanya rendah; kerugiannya adalah karena kurangnya media cair dalam jumlah besar, panas yang dihasilkan oleh reaksi meningkatkan suhu dan mempercepat kecepatan reaksi samping, sehingga menghasilkan efisiensi eterifikasi yang rendah dan kualitas produk yang buruk.
Metode pelarut; juga dikenal sebagai metode pelarut organik, metode ini dibagi menjadi metode pengadukan dan metode bubur sesuai dengan jumlah pengencer reaksi. Ciri utamanya adalah reaksi alkalisasi dan eterifikasi dilakukan di bawah kondisi pelarut organik sebagai media reaksi (pengencer). Seperti halnya proses reaksi metode air, metode pelarut juga terdiri dari dua tahap yaitu alkalisasi dan eterifikasi, namun media reaksi kedua tahap tersebut berbeda. Keuntungan metode pelarut adalah menghilangkan proses perendaman, pengepresan, penghancuran, dan penuaan alkali yang melekat pada metode air, dan alkalisasi serta eterifikasi semuanya dilakukan dalam mesin pengaduk; kerugiannya adalah pengendalian suhu yang relatif buruk, dan kebutuhan ruang yang relatif buruk. , biaya lebih tinggi.
Waktu posting: 05 Januari 2023