CMC di Pîşesaziya Battery de bikar tîne

Sodyûm karboksîmetîl seluloz çi ye?

Karboksîmetîl seluloza sodyûm, (ku jê re tê gotin: Karboksîmethyl cellulose xwêya sodyûm, Karboksîmethyl cellulose, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodyumsaltofCaboxyMethylCellulose) celebên fîberê yên herî berfireh ên cîhanê ye, dosya herî zêde.

Cmc-na jêderek selulozê ye ku pileya polîmerîzasyonê 100~2000 û giraniya molekulê 242,16 e. Toza spî ya fibrous an granular. Bê bîhn, bê tam, bê tam, hîgroskopîk, di halên organîk de nayê çareserkirin. Ev kaxez bi piranî ji bo têgihîştina serîlêdana sodyûm karboksymethyl cellulose di hûrguliyên battera lîtium ion de fam dike.

Pêşveçûn di serîlêdana karboksymethyl cellulose ya Sodium CMCdi bataryayên lîtium ion de

Heya nuha, polyvinylidene fluoride [pVDF, (CH: A CF:)] di hilberîna bataryayên lîtium ion de bi berfirehî wekî girêdanek tê bikar anîn. . PVDF ne tenê biha ye, di heman demê de pêdivî ye ku di pêvajoya serîlêdana teqemeniyê de jî were bikar anîn, ji hawîrdora helawerên organîk re dostane, wekî N metil ku ketona alkane (NMp) û hewcedariyên şilbûna hewayê ji bo pêvajoya hilberînê bi hişkî, di heman demê de bi hêsanî bi vegirtinê re jî tê bikar anîn. lîtiumê metal, reaksiyona duyemîn a grafît lîtium, nemaze di şertên germahiya bilind de, xeterek xwebexş a reviya termal. Sodyûm karboksîmethyl cellulose (CMC), girêdanek di avê de çareser dibe, wekî cîhgirek pVDF ji bo materyalên elektrodê tê bikar anîn, ku dikare ji karanîna NMp dûr bixe, lêçûn kêm bike û qirêjiya jîngehê kêm bike. Di heman demê de, pêvajoya hilberînê ne hewceyê nemahiya hawîrdorê hewce dike, lê di heman demê de dikare kapasîteya pîlê jî baştir bike, jiyana dewreyê dirêj bike. Di vê gotarê de, rola CMC di performansa battera lîtium-ionê de hate vekolîn, û mekanîzmaya CMC ku performansa batterê baştir dike ji aliyên aramiya germî, rêgirtina elektrîkê û taybetmendiyên elektrokîmyayî ve hate kurt kirin.

1. Structure û performansa CMC

1) avahiya CMC

CMC bi gelemperî ji hêla dereceyên cihêreng ên veguheztinê (Ds) ve tê dabeş kirin, û morfolojî û performansa hilberê ji hêla Ds ve pir bandor dibe. LXie et al. THE CMC bi D-yên H-yên cuda yên Na xwendiye. Encamên analîza SEM destnîşan kir ku CMC-Li-1 (Ds = 1.00) strukturek granular pêşkêşî dike, û CMC-Li-2 (Ds = 0.62) strukturek xêzik pêşkêşî dike. Lêkolîna M. E et al îspat kir ku CMC. Lastîka styrene butadiene (SBR) dikare kombûna Li: O asteng bike û strukturê navberê stabîl bike, ku ji performansa elektrokîmyayî re sûdmend e.

2) performansa CMC

2.1 )îstîqrara termal

Zj Han et al. îstîqrara termal a binderên cûda lêkolîn kir. Germahiya krîtîk a pVDF bi qasî 4500C ye. Dema ku digihîje 500℃, hilweşîna bilez çêdibe û girse bi qasî 70% kêm dibe. Dema ku germahî gihîşt 600 ℃, girseyê ji% 70 kêm bû. Dema ku germahî gihîşt 300oC, girseya CMC-Li% 70 kêm bû. Dema ku germahî gihîşt 400 ℃, girseya CMC-Li% 10 kêm bû. CMCLi di dawiya jiyana bateriyê de ji pVDF hêsantir tê hilweşandin.

2.2 )Têkiliya elektrîkê

S. Chou et al. Encamên ceribandinê destnîşan kir ku berxwedana CMCLI-1, CMC-Li-2 û pVDF bi rêzdarî 0.3154 Mn·m û 0.2634 Mn bû. M û 20,0365 Mn·m, nîşan dide ku berxwedêriya pVDF ji ya CMCLi-yê bilindtir e, veguheztina CMC-LI ji ya pVDF-ê çêtir e, û veguheztina CMCLI.1 ji ya CMCLI.2 kêmtir e.

2.3)Performansa elektrokîmyayî

FM Courtel et al. dema ku binderên cihêreng dihatin bikar anîn, kelûpelên voltametrîya dorkî yên elektrodên bingehîn ên poly-sulfonate (AQ) lêkolîn kirin. Binderên cihêreng reaksiyonên oksîdasyon û kêmkirinê yên cihêreng hene, ji ber vê yekê potansiyela pezê cûda ye. Di nav wan de, potansiyela oksîdasyonê ya CMCLi 2.15V e, û potansiyela kêmkirinê 2.55V e. Potansiyela oksîdasyonê û potansiyela kêmkirina pVDF bi rêzdarî 2.605 V û 1.950 V bûn. Li gorî kelûpelên voltametriya çerxa yên du demên berê, cihêrengiya potansiyela lûtkeyê ya lûtkeya oksîdasyon-kêmkirinê dema ku CMCLi binder hate bikar anîn ji ya dema ku pVDF hate bikar anîn piçûktir bû, ev destnîşan dike ku reaksîyon kêmtir asteng bû û bindera CMCLi ji bo guncantir bû. rûdana reaksiyona oksîdasyon-kêmkirinê.

2. Bandora serîlêdanê û mekanîzmaya CMC

1) Bandora serîlêdanê

Pj Suo et al. dema ku pVDF û CMC wekî binder têne bikar anîn, performansa elektrokîmyayî ya materyalên pêkhatî yên Si/C lêkolîn kir, û dît ku pîlê ku CMC bikar tîne yekem car xwedan kapasîteya taybetî ya vegerê ya 700 mAh / g bû û dîsa jî piştî 4O çerxên 597 mAh / g bû. ji pVDF-ê bikar tîne ji pîlê bilindtir bû. Jh Lee et al. bandora Ds ya CMC li ser îstîqrara ragirtina grafît lêkolîn kir û bawer kir ku kalîteya şilavê ya suspensionê ji hêla Ds ve hatî destnîşankirin. Di DS-ya kêm de, CMC xwedan taybetmendiyên hîdrofobîk ên xurt e, û dema ku av wekî medya tê bikar anîn dikare reaksiyonê bi rûyê grafît re zêde bike. CMC di heman demê de xwedî avantajên di domandina îstîqrara taybetmendiyên dorhêl ên silicon - materyalên anode alloy tin. Elektrodên NiO bi hûrgelên cihêreng (0.1mouL, 0.3mol/L û 0.5mol/L) CMC û pVDF binder hatin amadekirin, û li 1.5-3.5V bi heyama 0.1c ve hatin barkirin û derxistin. Di dema çerxa yekem de, kapasîteya şaneya girêdanê ya pVDF ji ya şaneya girêdana CMC mezintir bû. Dema ku hejmara dewran digihîje lO, kapasîteya dakêşanê ya pVDF binder eşkere kêm dibe. Piştî çerxên 4JD, kapasîteyên dakêşana taybetî yên 0.1movL, 0.3MOUL û 0.5MovLPVDF binderên bi rêzê daket 250mAh/g, 157mAtv 'g û 102mAh/g: Kapasîteyên dakêşana taybetî yên bataryayên mo./110L3/0L mo./L3,0L. û 0,5 mol/LCMC binder bi rêzê ve li 698mAh/g, 555mAh/g û 550mAh/g hatin girtin.

CMC binder li ser LiTI0 tê bikar anîn. : û nanoparçeyên SnO2 di hilberîna pîşesaziyê de. Bi karanîna CMC wekî girêdan, LiFepO4 û Li4TI50l2 wekî materyalên çalak ên erênî û neyînî, bi rêzê ve, û bi karanîna pYR14FS1 wekî elektrolîtek retardant a agir, pîlê 150 carî di heyama 0.1c de li 1.5v ~ 3.5V di germahiyê de, û taybetmendiya erênî hate gerandin. kapasîteya li 140mAh / g hate parastin. Di nav cûrbecûr xwêyên metal ên li CMC de, CMCLi îyonên metal ên din destnîşan dike, ku dikarin "reaksiyona danûstendinê (vii)" di elektrolîtê de di dema gerandinê de asteng bikin.

2) Mekanîzmaya başkirina performansê

CMC Li binder dikare performansa elektrokîmyayî ya elektroda bingehîn a AQ di battera lîtiumê de baştir bike. M. E et al. -4 li ser mekanîzmayê lêkolînek pêşîn kir û modelek belavkirina CMC-Li di elektrodê AQ de pêşniyar kir. Performansa baş a CMCLi ji bandora girêdana bihêz a girêdanên hîdrojenê yên ku ji hêla OH ve têne hilberandin, tê, ku beşdarî damezrandina bikêrhatî ya strukturên mesh dibe. CMC-Li hîdrofîlîk dê di elektrolîta organîk de belav nebe, ji ber vê yekê ew di pîlê de xwedan aramiyek baş e, û xwedan girêdanek xurt a bi avahiya elektrodê ye, ku dihêle ku pîlê xwedan aramiyek baş be. Cmc-li binder xwedan gihandina Li-yê baş e ji ber ku li ser zincîra molekulê ya CMC-Li hejmarek mezin ji komên fonksiyonel hene. Di dema derxistinê de, du çavkaniyên maddeyên bi bandor bi Li hene: (1) Li di elektrolîtê de; (2) Li ser zincîra molekularî ya CMC-Li nêzî navenda bi bandor a maddeya çalak.

Reaksiyona koma hîdroksîl û koma hîdroksîl a di bindera karboksîmetîl CMC-Li de dê girêdana kovalent çêbike; Di bin çalakiya hêza qada elektrîkê de, U dikare li ser zincîra molekulî an zincîra molekulê ya cîran veguhezîne, ango, avahiya zincîra molekulî dê zirarê nede; Di dawiyê de, Lj dê bi parça AQ ve were girêdan. Ev destnîşan dike ku serîlêdana CMCLi ne tenê karbidestiya veguheztina Li çêtir dike, lê di heman demê de rêjeya karanîna AQ jî baştir dike. Naveroka cH: COOLi û 10Li di zincîra molekulê de çiqasî bilind be, veguhestina Li hêsantir dibe. M. Arrmand et al. bawer dikir ku pêkhateyên organîk ên -COOH an OH dikarin bi rêzê bi 1 Li re reaksiyonê bikin û di potansiyela kêm de 1 C00Li an 1 0Li hilberînin. Ji bo ku mekanîzmaya CMCLi binder di elektrodê de bêtir vekolîn, CMC-Li-1 wekî materyalek çalak hate bikar anîn û encamên wekhev hatin bidestxistin. Li bi yek cH, COOH û yek 0H ji CMC Li re reaksiyonê dike û wekî ku di hevkêşeyên (1) û (2) de têne xuyang kirin, bi rêzê ve cH: COOLi û yek 0" çêdike.

Her ku hejmara cH, COOLi, û OLi zêde dibe, THE DS ya CMC-Li zêde dibe. Ev nîşan dide ku tebeqeya organîk a ku bi giranî ji bindera rûbera parça AQ pêk tê, guheztina Li-yê aramtir û hêsantir dibe. CMCLi polîmerek rêkûpêk e ku rêyek veguheztinê ji Li re peyda dike da ku bigihîje rûyê keriyên AQ. Binderên CMCLi xwedan guheztina elektronîkî û îyonî ya baş in, ku di encamê de performansa elektrokîmyayî ya baş û jiyana çerxa dirêj a elektrodên CMCLi encam dide. JS Bridel et al. anodê pîlê îyona lîtiumê bi karanîna materyalên pêkhatî yên silicon / karbon / polîmer bi binderên cihêreng amade kir da ku bandora danûstendina di navbera silicon û polîmerê de li ser performansa giştî ya pîlê lêkolîn bike, û dît ku CMC dema ku wekî binder tê bikar anîn performansa çêtirîn heye. Di navbera silicon û CMC de têkiliyek hîdrojenê ya bihêz heye, ku xwedan jêhatîbûna xwe-dermankirinê ye û dikare stresa zêde ya materyalê di dema pêvajoya bisiklêtê de rast bike da ku aramiya avahiya materyalê biparêze. Bi CMC-ê wekî girêk, kapasîteya anodê ya silicon dikare bi kêmî ve 100 çerx li jor 1000 mAh / g were girtin, û karbidestiya kulombê nêzî% 99.9 e.

3, encam

Wekî girêdanek, materyalê CMC dikare di cûrbecûr materyalên elektrodê de wekî grafîta xwezayî, mîkrosferên karbonê yên mezo-qonaxê (MCMB), tîtanate lîtium, materyalê anodê ya bingeha siliconê û materyalê anode fosfatê hesinê lîtiumê de were bikar anîn, ku dikare pîlê baştir bike. kapasîteya, îstîqrara çerxê û jiyana çerxê li gorî pYDF. Ew ji îstîqrara germî, rêgirtina elektrîkê û taybetmendiyên elektrokîmyayî yên materyalên CMC re sûdmend e. Ji bo CMC du mekanîzmayên sereke hene ku performansa bataryayên lîtium ion baştir bikin:

(1) Performansa girêdana domdar a CMC ji bo bidestxistina performansa bataryayê ya domdar şertek pêdivî diafirîne;

(2) CMC xwedan elektron û îyonek baş e û dikare veguheztina Li pêşve bibe