როგორც წყალზე დაფუძნებული უარყოფითი ელექტროდის მასალების მთავარი შემკვრელი, CMC პროდუქტები ფართოდ გამოიყენება ბატარეების შიდა და უცხოური მწარმოებლების მიერ. შემკვრელის ოპტიმალურ რაოდენობას შეუძლია მიიღოს ბატარეის შედარებით დიდი ტევადობა, ხანგრძლივი ციკლის სიცოცხლე და შედარებით დაბალი შიდა წინააღმდეგობა.
ბაინდერი არის ლითიუმ-იონური ბატარეების ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი დამხმარე ფუნქციური მასალა. ეს არის მთელი ელექტროდის მექანიკური თვისებების მთავარი წყარო და აქვს მნიშვნელოვანი გავლენა ელექტროდის წარმოების პროცესზე და ბატარეის ელექტროქიმიურ მუშაობაზე. თავად ბაინდერს არ აქვს ტევადობა და ძალიან მცირე ნაწილს იკავებს ბატარეაში.
ზოგადი ბაინდერების წებოვანი თვისებების გარდა, ლითიუმ-იონური ბატარეის ელექტროდის შემკვრელის მასალებს ასევე უნდა შეეძლოს ელექტროლიტის შეშუპებისა და კოროზიის გაძლება, აგრეთვე ელექტროქიმიური კოროზიის გაძლება დამუხტვისა და გამონადენის დროს. ის რჩება სტაბილური სამუშაო ძაბვის დიაპაზონში, ამიტომ არ არის ბევრი პოლიმერული მასალა, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ლითიუმ-იონური ბატარეების ელექტროდების შემკვრელად.
ამჟამად ფართოდ გამოიყენება ლითიუმ-იონური ბატარეების სამი ძირითადი ტიპი: პოლივინილიდენ ფტორიდი (PVDF), სტირონო-ბუტადიენის რეზინის (SBR) ემულსია და კარბოქსიმეთილ ცელულოზა (CMC). გარდა ამისა, პოლიაკრილის მჟავა (PAA), წყლის დაფუძნებული ბაინდერები პოლიაკრილონიტრილით (PAN) და პოლიაკრილატით, როგორც ძირითადი კომპონენტები, ასევე იკავებენ გარკვეულ ბაზარს.
ბატარეის დონის CMC-ის ოთხი მახასიათებელი
კარბოქსიმეთილცელულოზის მჟავა სტრუქტურის ცუდი წყალში ხსნადობის გამო, მისი უკეთ გამოყენების მიზნით, CMC არის ძალიან ფართოდ გამოყენებული მასალა ბატარეის წარმოებაში.
როგორც წყალზე დაფუძნებული უარყოფითი ელექტროდის მასალების მთავარი შემკვრელი, CMC პროდუქტები ფართოდ გამოიყენება ბატარეების შიდა და უცხოური მწარმოებლების მიერ. შემკვრელის ოპტიმალურ რაოდენობას შეუძლია მიიღოს ბატარეის შედარებით დიდი ტევადობა, ხანგრძლივი ციკლის სიცოცხლე და შედარებით დაბალი შიდა წინააღმდეგობა.
CMC-ის ოთხი მახასიათებელია:
პირველ რიგში, CMC-ს შეუძლია პროდუქტი გახადოს ჰიდროფილური და ხსნადი, მთლიანად წყალში ხსნადი, თავისუფალი ბოჭკოებისა და მინარევების გარეშე.
მეორეც, ჩანაცვლების ხარისხი ერთგვაროვანია და სიბლანტე სტაბილურია, რამაც შეიძლება უზრუნველყოს სტაბილური სიბლანტე და ადჰეზია.
მესამე, მაღალი სისუფთავის პროდუქტების წარმოება ლითონის იონის დაბალი შემცველობით.
მეოთხე, პროდუქტს აქვს კარგი თავსებადობა SBR ლატექსთან და სხვა მასალებთან.
CMC ნატრიუმის კარბოქსიმეთილ ცელულოზამ, რომელიც გამოიყენება ბატარეაში, ხარისხობრივად გააუმჯობესა მისი გამოყენების ეფექტი და ამავდროულად უზრუნველყოფს მას კარგი გამოყენების ეფექტურობას, მიმდინარე გამოყენების ეფექტით.
CMC-ის როლი ბატარეებში
CMC არის ცელულოზის კარბოქსიმეთილირებული წარმოებული, რომელიც ჩვეულებრივ მზადდება ბუნებრივი ცელულოზის რეაქციით კაუსტიკური ტუტე და მონოქლოროძმარმჟავა და მისი მოლეკულური წონა მერყეობს ათასობითდან მილიონამდე.
CMC არის თეთრი ან ღია ყვითელი ფერის ფხვნილი, მარცვლოვანი ან ბოჭკოვანი ნივთიერება, რომელსაც აქვს ძლიერი ჰიგიროსკოპია და ადვილად ხსნადი წყალში. როდესაც ის ნეიტრალური ან ტუტეა, ხსნარი არის მაღალი სიბლანტის სითხე. თუ ის დიდხანს გაცხელდება 80℃-ზე, სიბლანტე იკლებს და წყალში უხსნადი გახდება. 190-205°C-მდე გაცხელებისას ყავისფერდება და 235-248°C-მდე გაცხელებისას კარბონირდება.
იმის გამო, რომ CMC-ს აქვს გასქელების, შემაკავშირებელი, წყლის შეკავების, ემულსიფიკაციის და წყალხსნარში შეჩერების ფუნქციები, იგი ფართოდ გამოიყენება კერამიკის, საკვების, კოსმეტიკური საშუალებების, ბეჭდვისა და საღებავის, ქაღალდის დამზადების, ტექსტილის, საიზოლაციო, წებოვანი და მედიცინის სფეროებში. ბოლო კერამიკა და ლითიუმის ბატარეები საველე შეადგენს დაახლოებით 7%-ს, რომელიც საყოველთაოდ ცნობილია როგორც "ინდუსტრიული მონოსტრიუმის გლუტამატი".
კონკრეტულადCMCბატარეაშიCMC-ის ფუნქციებია: უარყოფითი ელექტროდის აქტიური მასალისა და გამტარი აგენტის დაშლა; გასქელება და დალექვის საწინააღმდეგო ეფექტი ნეგატიური ელექტროდის შლამზე; დამხმარე შეკავშირება; ელექტროდის დამუშავების მუშაობის სტაბილიზაცია და ბატარეის ციკლის მუშაობის გაუმჯობესება; გააუმჯობესოს ბოძის ნაჭრის ქერცლის სიმტკიცე და ა.შ.
CMC შესრულება და შერჩევა
CMC-ის დამატებამ ელექტროდის ნალექის დამზადებისას შეიძლება გაზარდოს ნალექის სიბლანტე და თავიდან აიცილოს ნალექის დალექვა. CMC დაშლის ნატრიუმის იონებს და ანიონებს წყალხსნარში, ხოლო CMC წებოს სიბლანტე შემცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, რომელიც ადვილად შეიწოვება ტენიანობას და აქვს ცუდი ელასტიურობა.
CMC-ს შეუძლია ძალიან კარგი როლი ითამაშოს უარყოფითი ელექტროდის გრაფიტის დისპერსიაში. CMC-ის რაოდენობის მატებასთან ერთად, მისი დაშლის პროდუქტები ეკვრის გრაფიტის ნაწილაკების ზედაპირს, ხოლო გრაფიტის ნაწილაკები ერთმანეთს მოიგერიებენ ელექტროსტატიკური ძალის გამო, რაც მიაღწევს კარგ დისპერსიულ ეფექტს.
CMC-ის აშკარა მინუსი არის ის, რომ ის შედარებით მყიფეა. თუ ყველა CMC გამოყენებული იქნება შემკვრელად, გრაფიტის უარყოფითი ელექტროდი იშლება ბოძის ნაჭრის დაჭერისა და ჭრის პროცესში, რაც გამოიწვევს ფხვნილის სერიოზულ დაკარგვას. ამავდროულად, CMC-ზე დიდ გავლენას ახდენს ელექტროდის მასალების თანაფარდობა და pH მნიშვნელობა და ელექტროდის ფურცელი შეიძლება გაიბზაროს დატენვისა და განმუხტვის დროს, რაც პირდაპირ აისახება ბატარეის უსაფრთხოებაზე.
თავდაპირველად, უარყოფითი ელექტროდის შერევისთვის გამოყენებული შემკვრელი იყო PVDF და სხვა ზეთის ბაინდერები, მაგრამ გარემოს დაცვისა და სხვა ფაქტორების გათვალისწინებით, უარყოფითი ელექტროდებისთვის წყალზე დაფუძნებული შემკვრელების გამოყენება ძირითადი გახდა.
სრულყოფილი ბაინდერი არ არსებობს, შეეცადეთ აირჩიოთ შემკვრელის, რომელიც აკმაყოფილებს ფიზიკური დამუშავების და ელექტროქიმიურ მოთხოვნებს. ლითიუმის ბატარეების ტექნოლოგიის განვითარებით, ისევე როგორც ღირებულებისა და გარემოს დაცვის საკითხებთან ერთად, წყალზე დაფუძნებული ბაინდერები საბოლოოდ ჩაანაცვლებს ნავთობზე დაფუძნებულ ბაინდერებს.
CMC ორი ძირითადი წარმოების პროცესი
სხვადასხვა ეთერიფიკაციის მედიის მიხედვით, CMC-ის სამრეწველო წარმოება შეიძლება დაიყოს ორ კატეგორიად: წყალზე დაფუძნებული მეთოდი და გამხსნელზე დაფუძნებული მეთოდი. წყლის, როგორც რეაქციის საშუალებად გამოყენების მეთოდს ეწოდება წყლის საშუალო მეთოდი, რომელიც გამოიყენება ტუტე საშუალო და დაბალი ხარისხის CMC-ის წარმოებისთვის. ორგანული გამხსნელის, როგორც რეაქციის საშუალებად გამოყენების მეთოდს ეწოდება გამხსნელის მეთოდი, რომელიც შესაფერისია საშუალო და მაღალი ხარისხის CMC-ის წარმოებისთვის. ეს ორი რეაქცია ტარდება კენიდერში, რომელიც განეკუთვნება მორევის პროცესს და ამჟამად წარმოადგენს CMC-ის წარმოების ძირითად მეთოდს.
წყლის საშუალო მეთოდი: ადრეული სამრეწველო წარმოების პროცესი, მეთოდი არის ტუტე ცელულოზის და ეთერიფიკაციის აგენტის რეაქცია თავისუფალი ტუტესა და წყლის პირობებში, რომელიც გამოიყენება საშუალო და დაბალი ხარისხის CMC პროდუქტების მოსამზადებლად, როგორიცაა სარეცხი საშუალებები და ტექსტილის ზომის აგენტები. . წყლის საშუალო მეთოდის უპირატესობა ის არის, რომ აღჭურვილობის მოთხოვნები შედარებით მარტივია და ღირებულება დაბალია; მინუსი ის არის, რომ დიდი რაოდენობით თხევადი საშუალების ნაკლებობის გამო, რეაქციის შედეგად წარმოქმნილი სითბო ზრდის ტემპერატურას და აჩქარებს გვერდითი რეაქციების სიჩქარეს, რაც იწვევს დაბალი ეთერიფიკაციის ეფექტურობას და პროდუქტის უხარისხობას.
გამხსნელის მეთოდი; ასევე ცნობილია, როგორც ორგანული გამხსნელის მეთოდი, იგი იყოფა მოზელვის მეთოდად და ნადუღის მეთოდად რეაქციის გამხსნელის რაოდენობის მიხედვით. მისი მთავარი მახასიათებელია ის, რომ ალკალიზაციისა და ეთერიფიკაციის რეაქციები მიმდინარეობს ორგანული გამხსნელის, როგორც რეაქციის საშუალების (გამხსნელის) პირობებში. წყლის მეთოდის რეაქციის პროცესის მსგავსად, გამხსნელის მეთოდიც შედგება ალკალიზაციისა და ეთერიზაციის ორი ეტაპისგან, მაგრამ ამ ორი ეტაპის რეაქციის გარემო განსხვავებულია. გამხსნელის მეთოდის უპირატესობა ის არის, რომ ის გამოტოვებს წყლის მეთოდით თანდაყოლილ ტუტეში გაჟღენთვის, დაწნეხვის, დამსხვრევისა და დაძველების პროცესებს, ხოლო ალკალიზაცია და ეთერიფიკაცია ხდება საფქვავში; მინუსი არის ის, რომ ტემპერატურის კონტროლი შედარებით ცუდია და სივრცის მოთხოვნები შედარებით ცუდია. , უფრო მაღალი ღირებულება.
გამოქვეყნების დრო: იან-05-2023