CMC ប្រើក្នុងឧស្សាហកម្មថ្ម

តើសូដ្យូម carboxymethyl cellulose គឺជាអ្វី?

សូដ្យូម Carboxymethyl cellulose, (ហៅផងដែរថា: Carboxymethyl cellulose sodium salt, Carboxymethyl cellulose, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose) គឺជាប្រភេទជាតិសរសៃដែលប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយបំផុតរបស់ពិភពលោក កម្រិតអតិបរមា។

Cmc-na គឺជាដេរីវេនៃសែលុយឡូសដែលមានកម្រិតវត្ថុធាតុ polymerization ពី 100 ~ 2000 និងទម្ងន់ម៉ូលេគុល 242.16 ។ ម្សៅពណ៌សឬម្សៅគ្រាប់។ គ្មានក្លិន គ្មានរសជាតិ គ្មានរសជាតិ hygroscopic មិនរលាយក្នុងសារធាតុរំលាយសរីរាង្គ។ ក្រដាសនេះជាចម្បងដើម្បីយល់ពីការអនុវត្តនៃសូដ្យូម carboxymethyl cellulose នៅក្នុងព័ត៌មានលម្អិតអំពីថ្មលីចូមអ៊ីយ៉ុង។

វឌ្ឍនភាពនៃការប្រើប្រាស់សូដ្យូម carboxymethyl cellulose ស៊ី.អឹម.ស៊ីនៅក្នុងថ្មលីចូមអ៊ីយ៉ុង

នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ polyvinylidene fluoride [pVDF, (CH: A CF:)] ត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយជាអ្នកចងនៅក្នុងការផលិតអាគុយលីចូមអ៊ីយ៉ុង។ . PVDF មិនត្រឹមតែមានតម្លៃថ្លៃប៉ុណ្ណោះទេ ថែមទាំងត្រូវការប្រើក្នុងដំណើរការនៃការប្រើប្រាស់សារធាតុផ្ទុះ ដែលងាយនឹងប៉ះពាល់ដល់បរិស្ថាននៃសារធាតុរំលាយសរីរាង្គ ដូចជា N methyl ដែល alkane ketone (NMp) និងតម្រូវការសំណើមខ្យល់សម្រាប់ដំណើរការផលិតយ៉ាងតឹងរ៉ឹង និងងាយស្រួលជាមួយការបង្កប់។ លោហធាតុលីចូម លីចូម ក្រាហ្វីត ប្រតិកម្មបន្ទាប់បន្សំ ជាពិសេសនៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ហានិភ័យដោយឯកឯងនៃការរត់ចេញពីកម្ដៅ។ សូដ្យូម carboxymethyl cellulose (CMC) ដែលជាសារធាតុចងរលាយក្នុងទឹក ត្រូវបានគេប្រើជំនួស pVDF សម្រាប់សម្ភារអេឡិចត្រូត ដែលអាចជៀសវាងការប្រើប្រាស់ NMp កាត់បន្ថយការចំណាយ និងកាត់បន្ថយការបំពុលបរិស្ថាន។ ទន្ទឹមនឹងនេះដំណើរការផលិតមិនតម្រូវឱ្យមានសំណើមបរិស្ថានទេប៉ុន្តែក៏អាចធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវសមត្ថភាពរបស់ថ្មពន្យារអាយុវដ្ត។ នៅក្នុងអត្ថបទនេះ តួនាទីរបស់ CMC ក្នុងការអនុវត្តថ្មលីចូមអ៊ីយ៉ុងត្រូវបានពិនិត្យ ហើយយន្តការនៃ CMC ធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវដំណើរការថ្មត្រូវបានសង្ខេបពីទិដ្ឋភាពនៃស្ថេរភាពកម្ដៅ ចរន្តអគ្គិសនី និងលក្ខណៈអេឡិចត្រូគីមី។

1. រចនាសម្ព័ន្ធ និងការអនុវត្តរបស់ CMC

1) រចនាសម្ព័ន្ធ CMC

CMC ជាទូទៅត្រូវបានចាត់ថ្នាក់ដោយកម្រិតផ្សេងគ្នានៃការជំនួស (Ds) ហើយ morphology និងការអនុវត្តផលិតផលត្រូវបានរងផលប៉ះពាល់យ៉ាងខ្លាំងដោយ Ds ។ LXie et al ។ បានសិក្សា CMC ជាមួយ Ds នៃគូ H ផ្សេងគ្នានៃ Na ។ លទ្ធផលនៃការវិភាគ SEM បានបង្ហាញថា CMC-Li-1 (Ds = 1.00) បង្ហាញរចនាសម្ព័ន្ធក្រឡាចត្រង្គ ហើយ CMC-Li-2 (Ds = 0.62) បង្ហាញពីរចនាសម្ព័ន្ធលីនេអ៊ែរ។ ការស្រាវជ្រាវរបស់ M. E et al បានបង្ហាញថា CMC ។ កៅស៊ូ Styrene butadiene (SBR) អាចរារាំងការប្រមូលផ្តុំនៃ Li: O និងស្ថេរភាពនៃរចនាសម្ព័ន្ធចំណុចប្រទាក់ដែលមានប្រយោជន៍ដល់ដំណើរការអេឡិចត្រូគីមី។

2) ការអនុវត្ត CMC

២.១)ស្ថេរភាពកំដៅ

Zj Han et al ។ បានសិក្សាពីស្ថេរភាពកំដៅនៃ binders ផ្សេងគ្នា។ សីតុណ្ហភាពសំខាន់នៃ pVDF គឺប្រហែល 4500C ។ នៅពេលឡើងដល់ 500 ℃ ការរលួយឆាប់រហ័សកើតឡើង ហើយម៉ាស់ត្រូវបានកាត់បន្ថយប្រហែល 70% ។ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពឡើងដល់ 600 ℃ ម៉ាស់ត្រូវបានកាត់បន្ថយបន្ថែមទៀត 70% ។ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពឡើងដល់ 300oC ម៉ាស់ CMC-Li ត្រូវបានកាត់បន្ថយ 70%។ នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពឡើងដល់ 400 ℃ ម៉ាស់ CMC-Li ត្រូវបានកាត់បន្ថយ 10% ។ CMCLi គឺងាយរលាយជាង pVDF នៅចុងបញ្ចប់នៃអាយុកាលថ្ម។

២.២)ចរន្តអគ្គិសនី

S. Chou et al ។ លទ្ធផលនៃការធ្វើតេស្តបានបង្ហាញថាភាពធន់នៃ CMCLI-1, CMC-Li-2 និង pVDF គឺ 0.3154 Mn·m និង 0.2634 Mn រៀងគ្នា។ M និង 20.0365 Mn·m ដែលបង្ហាញថាភាពធន់នៃ pVDF ខ្ពស់ជាង CMCLi ចរន្តនៃ CMC-LI គឺល្អជាង pVDF ហើយចរន្តនៃ CMCLI.1 គឺទាបជាង CMCLI.2 ។

2.3)ប្រសិទ្ធភាពគីមី

FM Courtel et al ។ បានសិក្សាខ្សែកោង voltammetry រង្វិលនៃអេឡិចត្រូតដែលមានមូលដ្ឋានលើ poly-sulfonate (AQ) នៅពេលដែលឧបករណ៍ភ្ជាប់ផ្សេងគ្នាត្រូវបានប្រើប្រាស់។ សារធាតុចងផ្សេងៗគ្នាមានប្រតិកម្មអុកស៊ីតកម្ម និងការថយចុះខុសៗគ្នា ដូច្នេះសក្តានុពលកំពូលគឺខុសគ្នា។ ក្នុងចំណោមពួកគេ សក្តានុពលអុកស៊ីតកម្មរបស់ CMCLi គឺ 2.15V ហើយសក្តានុពលកាត់បន្ថយគឺ 2.55V ។ សក្តានុពលអុកស៊ីតកម្ម និងសក្តានុពលកាត់បន្ថយនៃ pVDF គឺ 2.605 V និង 1.950 V រៀងគ្នា។ បើប្រៀបធៀបជាមួយនឹងខ្សែកោង voltammetry រង្វិលនៃពីរលើកមុន ភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលកំពូលនៃកំពូលការកាត់បន្ថយអុកស៊ីតកម្ម នៅពេលដែលឧបករណ៍ចង CMCLi ត្រូវបានគេប្រើគឺតូចជាងពេលដែល pVDF ត្រូវបានគេប្រើ ដែលបង្ហាញថាប្រតិកម្មត្រូវបានរារាំងតិចជាង ហើយឧបករណ៍ចង CMCLi គឺអំណោយផលជាង។ ការកើតឡើងនៃប្រតិកម្មកាត់បន្ថយអុកស៊ីតកម្ម។

2. ប្រសិទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត និងយន្តការរបស់ CMC

1) ឥទ្ធិពលនៃកម្មវិធី

Pj Suo et al ។ បានសិក្សាពីដំណើរការអេឡិចត្រូគីមីនៃសមា្ភារៈសមាសធាតុ Si/C នៅពេលដែល pVDF និង CMC ត្រូវបានគេប្រើជាអ្នកចង ហើយបានរកឃើញថាថ្មដែលប្រើ CMC មានថាមពលជាក់លាក់ដែលអាចបញ្ច្រាសបាននៃ 700mAh/g ជាលើកដំបូង ហើយនៅតែមាន 597mAh/g បន្ទាប់ពីវដ្ត 4O ដែល ប្រសើរជាងថ្មដោយប្រើ pVDF ។ Jh Lee et al ។ បានសិក្សាពីឥទ្ធិពលរបស់ Ds នៃ CMC លើស្ថេរភាពនៃការព្យួរក្រាហ្វិច ហើយជឿថាគុណភាពរាវនៃការព្យួរត្រូវបានកំណត់ដោយ Ds ។ នៅ DS ទាប CMC មានលក្ខណៈសម្បត្តិ hydrophobic ខ្លាំង ហើយអាចបង្កើនប្រតិកម្មជាមួយនឹងផ្ទៃក្រាហ្វិច នៅពេលដែលទឹកត្រូវបានប្រើជាប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយ។ CMC ក៏មានគុណសម្បត្តិក្នុងការរក្សាលំនឹងនៃលក្ខណៈរង្វិលនៃស៊ីលីកុន - សំណប៉ាហាំង anode សម្ភារៈ។ អេឡិចត្រូត NiO ត្រូវបានរៀបចំដោយមានកំហាប់ផ្សេងៗគ្នា (0.1mouL, 0.3mol/L និង 0.5mol/L) CMC និង pVDF binder ហើយបានសាក និងបញ្ចេញនៅ 1.5-3.5V ជាមួយនឹងចរន្ត 0.1c ។ ក្នុងអំឡុងពេលវដ្តទីមួយ សមត្ថភាពនៃកោសិកាចង pVDF គឺខ្ពស់ជាងកោសិកាចង CMC ។ នៅពេលដែលចំនួននៃវដ្តឈានដល់ lO សមត្ថភាពបញ្ចេញនៃ pVDF binder មានការថយចុះយ៉ាងច្បាស់។ បន្ទាប់ពីវដ្ត 4JD សមត្ថភាពបញ្ចេញជាក់លាក់នៃ 0.1movL, 0.3MOUL និង 0.5MovLPVDF binders បានថយចុះមកត្រឹម 250mAh/g, 157mAtv 'g និង 102mAh/g រៀងគ្នា៖ សមត្ថភាពបញ្ចេញថាមពលជាក់លាក់នៃថ្មដែលមានកម្លាំង 0.1L/L/g និង 0.5 moL/LCMC binder ត្រូវបានរក្សាទុកនៅ 698mAh/g, 555mAh/g និង 550mAh/g រៀងគ្នា។

ឧបករណ៍ចង CMC ត្រូវបានប្រើនៅលើ LiTI0 ។ : និង SnO2 nanoparticles ក្នុងផលិតកម្មឧស្សាហកម្ម។ ដោយប្រើ CMC ជាអ្នកចង LiFepO4 និង Li4TI50l2 ជាសមា្ភារៈសកម្មវិជ្ជមាន និងអវិជ្ជមានរៀងៗខ្លួន ហើយការប្រើ pYR14FS1 ជាអេឡិចត្រូលីតធន់នឹងអណ្តាតភ្លើង ថ្មត្រូវបានបង្វិល 150 ដងនៅចរន្ត 0.1c នៅសីតុណ្ហភាព 1.5v ~ 3.5V នៅសីតុណ្ហភាព និងជាក់លាក់វិជ្ជមាន capacitance ត្រូវបានរក្សានៅ 140mAh/g ។ ក្នុងចំណោមអំបិលលោហៈផ្សេងៗនៅក្នុង CMC CMCLi ណែនាំអ៊ីយ៉ុងលោហៈផ្សេងទៀត ដែលអាចរារាំង "ប្រតិកម្មផ្លាស់ប្តូរ (vii)" នៅក្នុងអេឡិចត្រូលីតក្នុងអំឡុងពេលចរាចរ។

2) យន្តការនៃការកែលម្អការអនុវត្ត

ឧបករណ៍ចង CMC Li អាចធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវដំណើរការអេឡិចត្រូតនៃអេឡិចត្រូតមូលដ្ឋាន AQ នៅក្នុងថ្មលីចូម។ M. E et al ។ -4 បានធ្វើការសិក្សាបឋមលើយន្តការ និងបានស្នើគំរូនៃការចែកចាយ CMC-Li នៅក្នុងអេឡិចត្រូត AQ ។ ដំណើរការល្អនៃ CMCLi កើតចេញពីឥទ្ធិពលនៃចំណងដ៏រឹងមាំនៃចំណងអ៊ីដ្រូសែនដែលផលិតដោយ OH ដែលរួមចំណែកដល់ការបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធសំណាញ់ប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។ អ៊ីដ្រូហ្វីលីក CMC-Li នឹងមិនរលាយក្នុងអេឡិចត្រូលីតសរីរាង្គទេ ដូច្នេះវាមានស្ថេរភាពល្អនៅក្នុងថ្ម ហើយមានភាពស្អិតជាប់ខ្លាំងទៅនឹងរចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រូត ដែលធ្វើឲ្យថ្មមានស្ថេរភាពល្អ។ ឧបករណ៍ចង Cmc-li មានចរន្ត Li ល្អ ពីព្រោះមានក្រុមមុខងារមួយចំនួនធំនៅលើខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុលនៃ CMC-Li ។ កំឡុងពេលបញ្ចេញទឹក មានប្រភពពីរនៃសារធាតុមានប្រសិទ្ធភាពដែលធ្វើសកម្មភាពជាមួយ Li: (1) Li នៅក្នុងអេឡិចត្រូលីត; (2) Li នៅលើខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុលនៃ CMC-Li នៅជិតមជ្ឈមណ្ឌលប្រសិទ្ធភាពនៃសារធាតុសកម្ម។

ប្រតិកម្មនៃក្រុម hydroxyl និងក្រុម hydroxyl នៅក្នុង carboxymethyl CMC-Li binder នឹងបង្កើតជាចំណង covalent; នៅក្រោមសកម្មភាពនៃកម្លាំងវាលអគ្គិសនី, U អាចផ្ទេរនៅលើខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុលឬខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុលនៅជិត, នោះគឺ, រចនាសម្ព័ន្ធខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុលនឹងមិនត្រូវបានខូច; នៅទីបំផុត Lj នឹងភ្ជាប់ទៅភាគល្អិត AQ ។ នេះបង្ហាញថាកម្មវិធី CMCLi មិនត្រឹមតែធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវប្រសិទ្ធភាពនៃការផ្ទេរ Li ប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងធ្វើអោយអត្រាប្រើប្រាស់ AQ ប្រសើរឡើងផងដែរ។ មាតិកាខ្ពស់នៃ ch: COOLi និង 10Li នៅក្នុងខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុល ការផ្ទេរ Li កាន់តែងាយស្រួល។ M. Arrmand et al ។ ជឿថាសមាសធាតុសរីរាង្គនៃ -COOH ឬ OH អាចប្រតិកម្មជាមួយ 1 Li រៀងៗខ្លួន ហើយផលិត 1 C00Li ឬ 1 0Li នៅសក្តានុពលទាប។ ដើម្បីស្វែងយល់បន្ថែមអំពីយន្តការនៃសារធាតុចង CMCLi នៅក្នុងអេឡិចត្រូត CMC-Li-1 ត្រូវបានគេប្រើជាសម្ភារៈសកម្ម ហើយការសន្និដ្ឋានស្រដៀងគ្នាត្រូវបានទទួល។ លីមានប្រតិកម្មជាមួយ CH មួយ COOH និង 0H មួយពី CMC Li ហើយបង្កើត cH: COOLi និងមួយ 0” រៀងគ្នា ដូចបង្ហាញក្នុងសមីការ (1) និង (2)

នៅពេលដែលចំនួន ch, COOLi និង OLi កើនឡើង DS នៃ CMC-Li កើនឡើង។ នេះបង្ហាញថាស្រទាប់សរីរាង្គដែលផ្សំឡើងជាចម្បងនៃសារធាតុចងផ្ទៃភាគល្អិត AQ កាន់តែមានស្ថេរភាព និងងាយស្រួលក្នុងការផ្ទេរ Li ។ CMCLi គឺជាវត្ថុធាតុ polymer conductive ដែលផ្តល់ផ្លូវដឹកជញ្ជូនសម្រាប់ Li ដើម្បីទៅដល់ផ្ទៃនៃភាគល្អិត AQ ។ ឧបករណ៍ចង CMCLi មានចរន្តអេឡិចត្រូនិច និងអ៊ីយ៉ុងល្អ ដែលនាំឱ្យដំណើរការអេឡិចត្រូតល្អ និងអាយុកាលវែងនៃអេឡិចត្រូត CMCLi ។ JS Bridel et al ។ បានរៀបចំ anode នៃថ្ម lithium ion ដោយប្រើ silicon/carbon/polymer composite materials ជាមួយនឹង binders ផ្សេងៗគ្នា ដើម្បីសិក្សាពីឥទ្ធិពលនៃអន្តរកម្មរវាង silicon និង polymer លើដំណើរការទាំងមូលនៃថ្ម ហើយបានរកឃើញថា CMC មានដំណើរការល្អបំផុតនៅពេលប្រើជា binder ។ មានចំណងអ៊ីដ្រូសែនដ៏រឹងមាំរវាងស៊ីលីកុន និង CMC ដែលមានសមត្ថភាពព្យាបាលដោយខ្លួនឯង និងអាចកែតម្រូវភាពតានតឹងដែលកើនឡើងនៃសម្ភារៈក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការជិះកង់ ដើម្បីរក្សាស្ថេរភាពនៃរចនាសម្ព័ន្ធសម្ភារៈ។ ជាមួយនឹង CMC ជាអ្នកចង សមត្ថភាពរបស់ silicon anode អាចត្រូវបានរក្សាទុកលើសពី 1000mAh/g យ៉ាងហោចណាស់ 100 វដ្ត ហើយប្រសិទ្ធភាព coulomb គឺជិតដល់ 99.9%។

3, ការសន្និដ្ឋាន

ក្នុងនាមជាឧបករណ៍ចង សម្ភារៈ CMC អាចត្រូវបានប្រើនៅក្នុងប្រភេទផ្សេងៗនៃវត្ថុធាតុអេឡិចត្រូត ដូចជាក្រាហ្វិចធម្មជាតិ មីក្រូស្យូមកាបូនដំណាក់កាលមេសូ (MCMB) លីចូម ទីតានិត សំណប៉ាហាំងដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន និងសម្ភារៈ anode ដែកលីចូម ផូស្វាត ដែលអាចធ្វើអោយថ្មមានភាពប្រសើរឡើង។ សមត្ថភាព ស្ថេរភាពនៃវដ្ត និងជីវិតវដ្តធៀបនឹង pYDF ។ វាមានអត្ថប្រយោជន៍ចំពោះស្ថេរភាពកម្ដៅ ចរន្តអគ្គិសនី និងលក្ខណៈសម្បត្តិគីមីនៃវត្ថុធាតុ CMC ។ មានយន្តការសំខាន់ពីរសម្រាប់ CMC ដើម្បីកែលម្អដំណើរការនៃថ្មលីចូមអ៊ីយ៉ុង៖

(1) ដំណើរការភ្ជាប់ស្ថេរភាពនៃ CMC បង្កើតតម្រូវការជាមុនចាំបាច់សម្រាប់ការទទួលបានដំណើរការថ្មមានស្ថេរភាព។

(2) CMC មានចរន្តអេឡិចត្រុង និងអ៊ីយ៉ុងល្អ ហើយអាចជំរុញការផ្ទេរ Li