CMC digunakake ing Industri Baterei

Apa iku sodium carboxymethyl cellulose?

Sodium Carboxymethyl cellulose, (uga disebut: Carboxymethyl cellulose sodium salt, Carboxymethyl cellulose, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose) minangka jinis serat sing paling akeh digunakake ing donya, dosis maksimum.

Cmc-na minangka turunan selulosa kanthi gelar polimerisasi 100~2000 lan bobot molekul 242,16. Wêdakakêna fibrosa utawa granular putih. Ora ana ambune, tanpa rasa, tanpa rasa, higroskopis, ora larut ing pelarut organik. Makalah iki utamane kanggo mangerteni aplikasi sodium carboxymethyl cellulose ing rincian baterei lithium ion.

Kemajuan ing aplikasi Sodium carboxymethyl cellulose CMCing baterei lithium ion

Saiki, polyvinylidene fluoride [pVDF, (CH: A CF:)] akeh digunakake minangka binder ing produksi baterei lithium ion. . PVDF ora mung larang, uga kudu digunakake ing proses aplikasi saka mbledhos, loropaken kanggo lingkungan pelarut organik, kayata N metil kang alkana keton (NMp) lan syarat asor online kanggo proses produksi strictly, uga gampang karo ditempelake. lithium logam, lithium grafit reaksi secondary, utamané ing kondisi suhu dhuwur, resiko spontan saka runaway termal. Sodium carboxymethyl cellulose (CMC), binder larut banyu, digunakake minangka pengganti pVDF kanggo bahan elektroda, sing bisa nyegah panggunaan NMp, nyuda biaya lan nyuda polusi lingkungan. Ing wektu sing padha, proses produksi ora mbutuhake kelembapan lingkungan, nanging uga bisa nambah kapasitas baterei, ndawakake umur siklus. Ing makalah iki, peran CMC ing kinerja baterei ion lithium dideleng, lan mekanisme CMC ningkatake kinerja baterei dirangkum saka aspek stabilitas termal, konduktivitas listrik lan karakteristik elektrokimia.

1. Struktur lan kinerja CMC

1) Struktur CMC

CMC umume diklasifikasikake miturut tingkat substitusi (Ds) sing beda-beda, lan morfologi lan kinerja produk dipengaruhi banget dening Ds. LXie et al. sinau THE CMC karo Ds pasangan H beda Na. Asil analisis SEM nuduhake yen CMC-Li-1 (Ds = 1,00) nampilake struktur granular, lan CMC-Li-2 (Ds = 0,62) nampilake struktur linier. Panliten M. E et al mbuktekake yen CMC. Styrene butadiene rubber (SBR) bisa nyandhet aglomerasi Li: O lan stabil struktur antarmuka, kang ono gunane kanggo kinerja elektrokimia.

2) Kinerja CMC

2.1)Stabilitas termal

Zj Han et al. sinau stabilitas termal saka macem-macem binders. Suhu kritis pVDF kira-kira 4500C. Nalika tekan 500 ℃, dekomposisi kanthi cepet lan massa suda udakara 70%. Nalika suhu tekan 600 ℃, massa kasebut luwih suda nganti 70%. Nalika suhu tekan 300oC, massa CMC-Li suda 70%. Nalika suhu tekan 400 ℃, massa CMC-Li suda 10%. CMCLi luwih gampang rusak tinimbang pVDF ing pungkasan umur baterei.

2.2)Konduktivitas listrik

S. Chou et al. 's asil test nuduhake yen resistivitas CMCLI-1, CMC-Li-2 lan pVDF padha 0,3154 Mn · m lan 0,2634 Mn, mungguh. M lan 20.0365 Mn · m, nuduhake yen resistivitas pVDF luwih dhuwur tinimbang CMCLi, konduktivitas CMC-LI luwih apik tinimbang pVDF, lan konduktivitas CMCLI.1 luwih murah tinimbang CMCLI.2.

2.3)Kinerja elektrokimia

FM Courtel et al. nyinaoni kurva voltammetri siklik saka elektroda adhedhasar poli-sulfonat (AQ) nalika digunakake binders beda. Pengikat sing beda duwe reaksi oksidasi lan reduksi sing beda, saengga potensial puncak beda. Ing antarane, potensial oksidasi CMCLi yaiku 2.15V, lan potensial reduksi yaiku 2.55V. Potensial oksidasi lan potensial reduksi pVDF masing-masing 2,605 V lan 1,950 V. Dibandhingake karo kurva voltammetri siklik kaping pindho sadurunge, prabédan potensial puncak puncak oksidasi-reduksi nalika pengikat CMCLi digunakake luwih cilik tinimbang nalika pVDF digunakake, nuduhake yen reaksi kurang alangan lan pengikat CMCLi luwih kondusif kanggo kedadeyan reaksi oksidasi-reduksi.

2. Efek aplikasi lan mekanisme CMC

1) Efek aplikasi

Pj Suo et al. nyinaoni kinerja elektrokimia saka bahan komposit Si / C nalika pVDF lan CMC digunakake minangka binder, lan nemokake yen baterei sing nggunakake CMC nduweni kapasitas spesifik sing bisa dibalikake 700mAh / g kanggo pisanan lan isih duwe 597mAh / g sawise siklus 4O, sing luwih unggul tinimbang baterei nggunakake pVDF. Jh Lee et al. nyinaoni pengaruh Ds saka CMC ing stabilitas suspensi grafit lan percaya yen kualitas suspensi cair ditemtokake dening Ds. Ing DS kurang, CMC nduweni sipat hidrofobik kuwat, lan bisa nambah reaksi karo lumahing grafit nalika banyu digunakake minangka media. CMC uga nduweni kaluwihan kanggo njaga stabilitas sifat siklik bahan anoda silikon - timah. Elektroda NiO disiapake kanthi konsentrasi sing beda (0.1mouL, 0.3mol / L lan 0.5mol / L) CMC lan pengikat pVDF, lan diisi lan dibuwang ing 1.5-3.5V kanthi arus 0.1c. Sajrone siklus pisanan, kapasitas sel binder pVDF luwih dhuwur tinimbang sel binder CMC. Nalika jumlah siklus tekan lO, kapasitas discharge saka pVDF Binder sudo temenan. Sawise siklus 4JD, kapasitas discharge spesifik saka 0.1movL, 0.3MOUL lan 0.5MovLPVDF binders suda kanggo 250mAh/g, 157mAtv 'g lan 102mAh/g, mungguh: Kapasitas khusus discharge saka baterei karo 0.1 moLL/0.3 moL/g. lan 0,5 moL / LCMC binder padha katahan ing 698mAh / g, 555mAh / g lan 550mAh / g, mungguh.

CMC binder digunakake ing LiTI0. : lan nanopartikel SnO2 ing produksi industri. Nggunakake CMC minangka binder, LiFepO4 lan Li4TI50l2 minangka bahan aktif positif lan negatif, mungguh, lan nggunakake pYR14FS1 minangka elektrolit retardant semangat, baterei wis cycled 150 kaping ing saiki 0.1c ing 1.5v ~ 3.5V ing suhu, lan tartamtu positif. kapasitansi iki maintained ing 140mAh / g. Ing antarane macem-macem uyah logam ing CMC, CMCLi ngenalake ion logam liyane, sing bisa nyandhet "reaksi pertukaran (vii)" ing elektrolit sajrone sirkulasi.

2) Mekanisme peningkatan kinerja

CMC Li binder bisa nambah kinerja elektrokimia elektroda basa AQ ing baterei lithium. M. Et al. -4 nganakake studi awal babagan mekanisme lan ngajokake model distribusi CMC-Li ing elektroda AQ. Kinerja apik saka CMCLi asalé saka efek ikatan kuat ikatan hidrogen sing diprodhuksi dening OH, sing nyumbang kanggo pambentukan struktur bolong sing efisien. CMC-Li hidrofilik ora bakal larut ing elektrolit organik, saengga nduweni stabilitas sing apik ing baterei, lan nduweni adhesi sing kuat kanggo struktur elektroda, sing ndadekake baterei nduweni stabilitas sing apik. Pengikat Cmc-li nduweni konduktivitas Li sing apik amarga ana akeh gugus fungsi ing rantai molekul CMC-Li. Sajrone discharge, ana rong sumber zat efektif sing tumindak karo Li: (1) Li ing elektrolit; (2) Li ing rantai molekul CMC-Li cedhak pusat efektif saka zat aktif.

Reaksi gugus hidroksil lan gugus hidroksil ing pengikat karboksimetil CMC-Li bakal mbentuk ikatan kovalen; Ing tumindak pasukan medan listrik, U bisa nransfer ing chain molekul utawa chain molekul jejer, sing, struktur chain molekul ora bakal rusak; Pungkasane, Lj bakal ikatan karo partikel AQ. Iki nuduhake yen aplikasi CMCLi ora mung nambah efisiensi transfer Li, nanging uga ningkatake tingkat pemanfaatan AQ. Sing luwih dhuwur isi cH: COOLi lan 10Li ing rantai molekul, transfer Li luwih gampang. M. Arrmand et al. percaya yen senyawa organik saka -COOH utawa OH bisa bereaksi karo 1 Li lan ngasilake 1 C00Li utawa 1 0Li kanthi potensial sithik. Kanggo luwih njelajah mekanisme pengikat CMCLi ing elektroda, CMC-Li-1 digunakake minangka bahan aktif lan kesimpulan sing padha. Li bereaksi karo siji cH, COOH lan siji 0H saka CMC Li lan ngasilake cH: COOLi lan siji 0 "masing-masing, kaya sing dituduhake ing persamaan (1) lan (2)

Nalika jumlah cH, COOLi, lan OLi mundhak, THE DS saka CMC-Li mundhak. Iki nuduhake yen lapisan organik sing kasusun utamane saka pengikat permukaan partikel AQ dadi luwih stabil lan luwih gampang kanggo nransfer Li. CMCLi minangka polimer konduktif sing nyedhiyakake rute transportasi kanggo Li menyang permukaan partikel AQ. Pengikat CMCLi duwe konduktivitas elektronik lan ion sing apik, sing ngasilake kinerja elektrokimia sing apik lan siklus dawa elektroda CMCLi. JS Bridel et al. disiapake anoda baterei lithium ion nggunakake silikon / karbon / bahan komposit polimer karo Binders beda kanggo sinau pengaruh interaksi antarane silikon lan polimer ing kinerja sakabèhé saka baterei, lan ketemu sing CMC wis kinerja paling apik nalika digunakake minangka Binder. Ana ikatan hidrogen sing kuwat ing antarane silikon lan CMC, sing nduweni kemampuan marasake awak dhewe lan bisa nyetel stres materi sing tambah sajrone proses muter kanggo njaga stabilitas struktur materi. Kanthi CMC minangka binder, kapasitas silikon anode bisa katahan ing ndhuwur 1000mAh / g ing paling 100 siklus, lan efficiency coulomb cedhak 99,9%.

3, kesimpulan

Minangka Binder a, materi CMC bisa digunakake ing macem-macem jinis bahan elektroda kayata grafit alam, meso-phase karbon microspheres (MCMB), lithium titanate, timah adhedhasar silikon adhedhasar bahan anode lan lithium wesi fosfat anoda materi, kang bisa nambah baterei. kapasitas, stabilitas siklus lan urip siklus dibandhingake karo pYDF. Iku migunani kanggo stabilitas termal, konduktivitas listrik lan sifat elektrokimia saka bahan CMC. Ana rong mekanisme utama kanggo CMC kanggo nambah kinerja baterei lithium ion:

(1) Kinerja ikatan stabil CMC nggawe prasyarat sing dibutuhake kanggo entuk kinerja baterei sing stabil;

(2) CMC nduweni konduktivitas elektron lan ion sing apik lan bisa ningkatake transfer Li