ЖМБ Батарея тармагында колдонот

Натрий карбоксиметил целлюлоза деген эмне?

Натрий Карбоксиметил целлюлоза, (ошондой эле деп аталат: Карбоксиметил целлюлоза натрий тузу, Карбоксиметил целлюлоза, CMC, Carboxymethyl, CelluloseNatrium, NatriumsaltofCaboxyMethylCellulose) була дүйнөдөгү эң көп колдонулган түрлөрү, максималдуу дозасы.

Cmc-na 100 ~ 2000 бир полимерлөө даражасы жана 242,16 молекулярдык салмагы менен целлюлоза туунду болуп саналат. Ак булалуу же гранулдуу порошок. Жыты жок, даамсыз, даамсыз, гигроскопиялык, органикалык эриткичтерде эрибейт. Бул кагаз негизинен литий-иондук батареянын деталдарына натрий карбоксиметил целлюлозасын колдонууну түшүнүү үчүн.

Натрий карбоксиметил целлюлозасын колдонуудагы прогресс ЖМБлитий-иондук батарейкаларда

Азыркы учурда поливинилиден фториди [pVDF, (CH: A CF:)] литий-иондук батарейкаларды өндүрүүдө туташтыргыч катары кеңири колдонулат. . PVDF кымбат гана эмес, ошондой эле жарылуучу, айлана-чөйрөгө таза органикалык эриткичтерди колдонуу процессинде колдонуу керек, мисалы N-метил, алкан кетон (NMp) жана абанын нымдуулугу өндүрүш процессине катуу талап кылынат, ошондой эле камтылган менен оңой. металл литий, литий графит экинчилик реакциясы, өзгөчө жогорку температура шартында, термикалык качуунун стихиялык коркунучу. Натрий карбоксиметил целлюлозасы (CMC), сууда эрүүчү бириктиргич, электрод материалдары үчүн pVDF алмаштыруучу катары колдонулат, бул NMp колдонуудан качууга, чыгымдарды азайтуу жана айлана-чөйрөнүн булганышын азайтуу. Ошол эле учурда, өндүрүш процесси айлана-чөйрөнүн нымдуулугун талап кылбайт, ошондой эле батареянын кубаттуулугун жакшыртуу, цикл өмүрүн узартуу мүмкүн. Бул макалада ЖМБнын литий-иондук батарейканын иштөөсүндөгү ролу каралып, ЖМБнын батареянын иштешин жакшыртуу механизми жылуулук туруктуулугу, электр өткөрүмдүүлүк жана электрохимиялык мүнөздөмөлөр боюнча жалпыланган.

1. ЖМБнын түзүмү жана ишмердүүлүгү

1) ЖМБнын түзүмү

ЖМБ көбүнчө алмаштыруунун ар кандай даражасы (Ds) боюнча классификацияланат жана продуктунун морфологиясына жана иштешине Ds чоң таасир этет. LXie жана башкалар. ЖМБны Na-нын ар кандай H жуптарынын Ds менен изилдеген. SEM анализинин натыйжалары көрсөткөндөй, CMC-Li-1 (Ds = 1.00) гранулдуу түзүлүштү, ал эми CMC-Li-2 (Ds = 0.62) сызыктуу түзүлүштү көрсөттү. M. E жана башкалардын изилдөөлөрү ЖМБнын. Стирол бутадиен каучук (SBR) Li агломерациясын тоскоол болот: O жана электрохимиялык аткаруу үчүн пайдалуу Interface структурасын турукташтыруу.

2) ЖМБнын көрсөткүчтөрү

2.1)Термикалык туруктуулук

Zj Han жана башкалар. ар кандай байланыштыргыч заттардын термикалык туруктуулугун изилдеген. pVDF критикалык температурасы болжол менен 4500С. 500℃ жеткенде, тез ажыроо пайда болуп, массасы болжол менен 70% га азаят. Температура 600 ℃ жеткенде, масса дагы 70% га кыскарды. Температура 300oC жеткенде, CMC-Li массасы 70% га кыскарган. Температура 400 ℃ жеткенде, CMC-Li массасы 10% га кыскарган. Батареянын иштөө мөөнөтү аяктаганда CMCL pVDFге караганда оңой бузулат.

2.2)Электр өткөрүмдүүлүк

S. Chou жана башкалар. нын сыноо натыйжалары CMCLI-1, CMC-Li-2 жана pVDF каршылыгы тиешелүүлүгүнө жараша 0,3154 Mn·m жана 0,2634 Mn экенин көрсөттү. M жана 20.0365 Mn·m, бул pVDFтин каршылыгы CMCLiге караганда жогору экенин, CMC-LI өткөргүчтүгү pVDFке караганда жакшыраак жана CMCLI.1 өткөргүчтүгү CMCLI.2ге караганда төмөн.

2.3)Электрохимиялык көрсөткүч

FM Куртел жана башкалар. поли-сульфонат (AQ) негизиндеги электроддордун циклдик вольтамметриялык ийри сызыктарын ар кандай байланыштыргычтар колдонулганда изилдеген. Ар кандай байланыштыргычтар ар кандай кычкылдануу жана калыбына келтирүү реакцияларына ээ, ошондуктан чоку потенциалы ар башка. Алардын ичинен CMCLi кычкылдануу потенциалы 2,15 В, калыбына келтирүү потенциалы 2,55 В. pVDFтин кычкылдануу потенциалы жана калыбына келтирүү потенциалы тиешелүүлүгүнө жараша 2,605 В жана 1,950 В болгон. Мурунку эки жолку циклдик вольтамметриянын ийри сызыктары менен салыштырганда, CMCLi туташтыргыч колдонулганда кычкылдануу-калыбына келтирүү чокусунун чоку потенциалынын айырмасы pVDF колдонулгандагыга караганда азыраак болгон, бул реакция азыраак тоскоол болгонун жана CMCLi байланыштыргычы кычкылдануу-калыбына келтирүү реакциясынын пайда болушу.

2. ЖМБнын колдонуу эффектиси жана механизми

1) Колдонмо эффекти

Pj Suo жана башкалар. pVDF жана CMC бириктиргич катары колдонулганда Si/C композиттик материалдарынын электрохимиялык көрсөткүчтөрүн изилдеп, ЖМБны колдонгон аккумулятор биринчи жолу 700 мАч/г реверсивдүү өзгөчө кубаттуулукка ээ экенин жана 4O циклинен кийин дагы 597 мАч/г экенин аныктады. pVDF колдонгон батареядан жогору болгон. Jh Lee жана башкалар. графит суспензиясынын туруктуулугуна ЖМБнын Д-ларынын таасирин изилдеп, суспензиянын суюктук сапатын Д-лар аныктайт деп эсептеген. Төмөн DSта ЖМБ күчтүү гидрофобдук касиетке ээ жана сууну медиа катары колдонгондо графит бети менен реакцияны күчөтөт. ЖМБ кремний – калай эритмеси анод материалдарынын циклдик касиеттеринин туруктуулугун сактоодо да артыкчылыктарга ээ. NiO электроддору ар кандай концентрациядагы (0,1моль, 0,3моль/л жана 0,5моль/л) CMC жана pVDF бириктиргичтери менен даярдалган жана 0,1c ток менен 1,5-3,5Вда заряддалган жана заряддалган. Биринчи циклдин жүрүшүндө pVDF туташтыргыч клетканын сыйымдуулугу ЖМБ байланыштыргыч клетканын кубаттуулугунан жогору болгон. Циклдердин саны lO жеткенде, pVDF туташтыргычтын разряддык кубаттуулугу ачык төмөндөйт. 4JD циклдеринен кийин, 0,1мовЛ, 0,3MOUL жана 0,5MovLPVDF бириктиргичтеринин өзгөчө разряддык сыйымдуулугу тиешелүүлүгүнө жараша 250mAh/g, 157mAtv 'g жана 102mAh/g чейин төмөндөдү: Батареялардын разряддык өзгөчө сыйымдуулугу 0,1мL/L3.0. жана 0,5 moL/LCMC бириктиргич 698mAh/g, 555mAh/g жана 550mAh/g деңгээлинде сакталган.

CMC бириктиргич LiTI0 үчүн колдонулат. : жана өнөр жай өндүрүшүндө SnO2 нанобөлүкчөлөрү. ЖМБны бириктиргич катары, LiFepO4 жана Li4TI50l2ди оң жана терс активдүү материалдар катары колдонуу жана pYR14FS1ди жалындан сактагыч электролит катары колдонуу, батареяны температурада 1,5v ~ 3,5V 0,1c ток менен 150 жолу айлантышты, жана оң өзгөчөлүк сыйымдуулугу 140mAh / г сакталган. ЖМБдагы ар кандай металл туздарынын ичинен CMCLi циркуляция учурунда электролиттеги “алмашуу реакциясын (vii)” бөгөттөй турган башка металл иондорун киргизет.

2) Ишти өркүндөтүү механизми

CMC Li бириктиргич литий батареясындагы AQ базалык электроддун электрохимиялык иштешин жакшыртат. M. E жана башкалар. -4 механизм боюнча алдын ала изилдөө жүргүзүп, AQ электродунда CMC-Li бөлүштүрүүнүн моделин сунуш кылган. CMCLi'нин жакшы иштеши OH тарабынан өндүрүлгөн суутек байланыштарынын күчтүү байланыш эффектинен келип чыгат, бул тор структураларынын эффективдүү түзүлүшүнө өбөлгө түзөт. Гидрофилдик CMC-Li органикалык электролитте эрибейт, андыктан ал батареяда жакшы туруктуулукка ээ жана электроддун структурасына күчтүү адгезияга ээ, бул батареянын туруктуулугун жакшыртат. Cmc-li байланыштыргычы жакшы Li өткөргүчтүккө ээ, анткени CMC-Li молекулярдык чынжырында көп сандагы функционалдык топтор бар. Разряд учурунда Li менен аракеттенүүчү эффективдүү заттардын эки булагы бар: (1) электролиттеги Li; (2) активдүү заттын эффективдүү борборуна жакын жайгашкан CMC-Li молекулярдык чынжырындагы Li.

Карбоксиметил CMC-Li байланыштыргычындагы гидроксил тобу менен гидроксил тобунун реакциясы коваленттик байланышты түзөт; электр талаасынын күч аракети астында, U молекулярдык чынжыр же чектеш молекулярдык чынжыр боюнча өткөрүп алат, башкача айтканда, молекулярдык чынжыр структурасы бузулбайт; Акыр-аягы, Lj AQ бөлүкчөсүнө байланышат. Бул CMCLi колдонуу Li өткөрүп берүү натыйжалуулугун жогорулатуу гана эмес, ошондой эле AQ пайдалануу курсун жакшыртат экенин көрсөтүп турат. Молекулярдык чынжырдагы cH: COOLi жана 10Li канчалык көп болсо, ошончолук Li тезирээк өткөрүлөт. M. Arrmand жана башкалар. -COOH же OH органикалык бирикмелери тиешелүүлүгүнө жараша 1 Li менен реакцияга кирип, аз потенциалда 1 C00Li же 1 0Li чыгара алат деп ишенишкен. Электроддогу CMCLi байланыштыргычтын механизмин андан ары изилдөө үчүн активдүү материал катары CMC-Li-1 колдонулган жана ушул сыяктуу корутундулар алынган. Li CMC Liден бир cH, COOH жана бир 0H менен реакцияга кирип, (1) жана (2) теңдемелерде көрсөтүлгөндөй, тиешелүүлүгүнө жараша cH: COOLi жана бир 0 "болот.

cH, COOLi жана OLi саны көбөйгөн сайын, CMC-Li DS көбөйөт. Бул негизинен AQ бөлүкчөлөрүнүн беттик туташтыргычынан турган органикалык катмар туруктуураак болуп, Li өткөрүп берүү оңой экенин көрсөтүп турат. CMCLi AQ бөлүкчөлөрүнүн бетине жетүү үчүн Li үчүн транспорттук жолду камсыз кылган өткөргүч полимер болуп саналат. CMCLi байланыштыргычтары жакшы электрондук жана иондук өткөрүмдүүлүккө ээ, бул жакшы электрохимиялык көрсөткүчтөрдү жана CMCLi электроддорунун циклинин узак иштөө мөөнөтүн камсыз кылат. JS Bridel et al. кремний/көмүртек/полимердик композиттик материалдарды колдонуу менен литий-иондук аккумулятордун анодун даярдап, кремний менен полимердин өз ара аракеттенүүсүнүн батареянын жалпы иштешине тийгизген таасирин изилдөө үчүн, бириктирүүчү катары колдонулганда ЖМБ эң жакшы көрсөткүчкө ээ экенин аныктады. Кремний менен ЖМБнын ортосунда күчтүү суутек байланышы бар, ал өзүн-өзү айыктыруу жөндөмүнө ээ жана материалдын структурасынын туруктуулугун сактоо үчүн цикл процессинде материалдын жогорулаган стрессин тууралай алат. Байланыштыруучу катары ЖМБ менен кремний анодунун кубаттуулугу 100 циклден кем эмес 1000 мАч/гдан жогору сакталышы мүмкүн жана кулондун эффективдүүлүгү 99,9% га жакын.

3, корутунду

Туташтыргыч катары ЖМБ материалы электрод материалдарынын ар кандай түрлөрүндө колдонулушу мүмкүн, мисалы, табигый графит, мезо-фазалуу көмүртек микросфералары (MCMB), литий титанат, калайга негизделген кремний негизиндеги анод материалы жана литий темир фосфат анод материалы, ал батареяны жакшыртат. pYDF менен салыштырганда кубаттуулук, циклдин туруктуулугу жана циклдин иштөө мөөнөтү. Бул ЖМБ материалдарынын жылуулук туруктуулугуна, электр өткөргүчтүгүнө жана электрохимиялык касиеттерине пайдалуу. Литий-иондук батарейкалардын иштешин жакшыртуу үчүн ЖМБнын эки негизги механизми бар:

(1) ЖМБнын туруктуу туташ иштөөсү батареянын туруктуу иштешин алуу үчүн зарыл шарт түзөт;

(2) ЖМБ жакшы электрон жана ион өткөргүчтүгү бар жана Li өтүшүнө өбөлгө түзөт