CMC benotzt an der Batterie Industrie

Wat ass Natriumcarboxymethylcellulose?

Natrium Carboxymethyl cellulose, (och genannt: Carboxymethyl cellulose Natrium Salz, Carboxymethyl cellulose, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose) ass d'Welt am meeschte verbreet Aarte vu Faser, maximal Doséierung.

Cmc-na ass en Cellulosederivat mat engem Polymeriséierungsgrad vun 100 ~ 2000 an engem Molekulargewiicht vun 242,16. Wäiss fibrous oder käreg Pulver. Gerochlos, schmaachlos, schmaachlos, hygroskopesch, onopléisbar an organeschen Léisungsmëttel. Dëse Pabeier haaptsächlech fir d'Applikatioun vun Natriumcarboxymethylcellulose a Lithium-Ion Batterie Detailer ze verstoen.

Fortschrëtter bei der Uwendung vun Natriumcarboxymethylcellulose CMCan Lithium-Ion Batterien

Am Moment gëtt Polyvinylidenfluorid [pVDF, (CH: A CF:)] vill als Bindemëttel an der Produktioun vu Lithium-Ionbatterien benotzt. . PVDF ass net nëmmen deier, muss och am Prozess vun Uwendung vun explosive, frëndlech op d'Ëmwelt vun organeschen Léisungsmëttelen ze benotzen, wéi N Methyl déi d'Alkane ketone (NMp) a Loftfiichtegkeet Ufuerderunge fir Produktioun Prozess strikt, och einfach mat embedded Metal Lithium, Lithium GRAPHITE Secondaire Reaktioun, virun allem am Zoustand vun héich Temperatur, e spontane Risiko vun thermesch Lafen. Natriumcarboxymethylcellulose (CMC), e Waasserlösleche Binder, gëtt als Ersatz fir pVDF fir Elektrodenmaterialien benotzt, wat d'Benotzung vun NMp vermeiden kann, d'Käschte reduzéieren an d'Ëmweltverschmotzung reduzéieren. Zur selwechter Zäit brauch de Produktiounsprozess keng Ëmweltfiichtegkeet, awer kann och d'Kapazitéit vun der Batterie verbesseren, d'Zyklusliewen verlängeren. An dësem Pabeier gouf d'Roll vum CMC an der Leeschtung vun der Lithium-Ionbatterie iwwerpréift, an de Mechanismus vun der CMC fir d'Batterieleistung ze verbesseren gouf aus den Aspekter vun der thermescher Stabilitéit, der elektrescher Konduktivitéit an der elektrochemescher Charakteristiken zesummegefaasst.

1. Struktur an Leeschtung vun CMC

1) CMC Struktur

CMC gëtt allgemeng duerch ënnerschiddlech Substitutiounsgrad (Ds) klasséiert, an d'Produktmorphologie an d'Leeschtung si staark vun Ds beaflosst. LXie et al. studéiert DEN CMC mat Ds vu verschiddene H Puer Na. SEM Analyse Resultater weisen, datt CMC-Li-1 (Ds = 1,00) presentéiert granular Struktur, an CMC-Li-2 (Ds = 0,62) presentéiert linear Struktur. D'Fuerschung vum M. E et al huet bewisen datt CMC. Styrene Butadien Gummi (SBR) kann d'Agglomeratioun vu Li: O hemmen an d'Interface Struktur stabiliséieren, wat fir d'elektrochemesch Leeschtung gutt ass.

2) CMC Leeschtung

2.1)Thermesch Stabilitéit

Zj Han et al. studéiert d'thermesch Stabilitéit vu verschiddene Bindemëttel. Déi kritesch Temperatur vu pVDF ass ongeféier 4500C. Beim Erreeche vun 500 ℃ geschitt séier Zersetzung an d'Mass gëtt ëm ongeféier 70% reduzéiert. Wann d'Temperatur 600 ℃ erreecht huet, gouf d'Mass weider ëm 70% reduzéiert. Wann d'Temperatur 300oC erreecht huet, gouf d'Mass vum CMC-Li ëm 70% reduzéiert. Wann d'Temperatur 400 ℃ erreecht huet, gouf d'Mass vum CMC-Li ëm 10% reduzéiert. CMCLi ass méi einfach ofgebaut wéi pVDF um Enn vun der Batterie Liewen.

2.2)Déi elektresch Konduktivitéit

S. Chou et al. D'Testresultater weisen datt d'Resistivitéit vu CMCLI-1, CMC-Li-2 an pVDF 0,3154 Mn·m respektiv 0,2634 Mn waren. M an 20.0365 Mn·m, wat beweist datt d'Resistivitéit vu pVDF méi héich ass wéi déi vun CMCLi, d'Konduktivitéit vum CMC-LI ass besser wéi déi vun pVDF, an d'Konduktivitéit vum CMCLI.1 ass méi niddereg wéi déi vum CMCLI.2.

2.3)Elektrochemesch Leeschtung

FM Courtel et al. studéiert déi zyklesch Voltammetriekurven vu Polysulfonat (AQ) baséiert Elektroden wann verschidde Bindemëttel benotzt goufen. Verschidde Bindemëttel hunn ënnerschiddlech Oxidatiouns- a Reduktiounsreaktiounen, sou datt de Peakpotenzial anescht ass. Ënnert hinnen ass d'Oxidatiounspotenzial vu CMCLi 2.15V, an d'Reduktiounspotenzial ass 2.55V. D'Oxidatiounspotenzial an d'Reduktiounspotenzial vu pVDF waren 2.605 V respektiv 1.950 V. Am Verglach mat de zyklesche Voltammetriekurven vun den zwee virdrun Zäiten, war den Héichpunktpotenzialdifferenz vum Oxidatiounsreduktiounspeak wann de CMCLi Bindemëttel benotzt gouf méi kleng wéi dee wann pVDF benotzt gouf, wat beweist datt d'Reaktioun manner behënnert war an d'CMCLi Binder méi fërdereg war fir d'Optriede vun der Oxidatioun-Reduktiounsreaktioun.

2. Applikatioun Effekt a Mechanismus vun CMC

1) Applikatioun Effekt

Pj Suo et al. studéiert d'elektrochemesch Leeschtung vu Si / C Kompositmaterialien wann pVDF an CMC als Bindemëttel benotzt goufen, a fonnt datt d'Batterie déi CMC benotzt eng reversibel spezifesch Kapazitéit vu 700mAh/g fir d'éischte Kéier hat an nach ëmmer 597mAh/g no 4O Zyklen hat, wat war besser wéi d'Batterie mat pVDF. Jh Lee et al. studéiert den Afloss vun Ds vun CMC op d'Stabilitéit vun GRAPHITE Suspension a gegleeft, datt d'flësseg Qualitéit vun Suspension vun Ds bestëmmt gouf. Bei nidderegen DS huet CMC staark hydrophobesch Eegeschaften, a kann d'Reaktioun mat der GRAPHITE Uewerfläch erhéijen wann Waasser als Medien benotzt gëtt. CMC huet och Virdeeler fir d'Stabilitéit vun de zyklesche Properties vu Silizium-Zinnlegierung Anode Materialien z'erhalen. D'NiO Elektroden goufen mat verschiddene Konzentratioune (0.1mouL, 0.3mol/L an 0.5mol/L) CMC a pVDF Binder virbereet, a gelueden an entlooss bei 1.5-3.5V mat engem Stroum vun 0.1c. Wärend dem éischten Zyklus war d'Kapazitéit vun der pVDF Binderzell méi héich wéi déi vun der CMC Binderzell. Wann d'Zuel vun den Zyklen lO erreecht, fällt d'Entladungskapazitéit vum pVDF Binder offensichtlech. No 4JD Zyklen sinn déi spezifesch Entladungskapazitéite vun 0.1movL, 0.3MOUL an 0.5MovLPVDF Bindemëttel op 250mAh/g, 157mAtv 'g an 102mAh/g erofgaang, respektiv: D'Entladungsspezifesch Kapazitéite vu Batterien mat 0.1 moL/L,/03 moL. an 0,5 mol /LCMC Binder sech op 698mAh /g, ​​555mAh /g an 550mAh /g gehaalen, respektiv.

CMC Binder gëtt op LiTI0 benotzt. : an SnO2 Nanopartikelen an der industrieller Produktioun. Mat CMC als Bindemittel, LiFepO4 a Li4TI50l2 als positiv an negativ aktiv Material, respektiv, a benotzt pYR14FS1 als Flammschutz Elektrolyt, gouf d'Batterie 150 Mol mat engem Stroum vun 0.1c bei 1.5v ~ 3.5V bei Temperatur, an déi positiv spezifesch Kapazitéit gouf op 140mAh / g gehal. Ënnert verschiddene Metallsalze am CMC stellt CMCLi aner Metallionen vir, déi "Austauschreaktioun (vii)" an Elektrolyt während der Zirkulatioun hemmen.

2) Mechanismus vun Leeschtung Verbesserung

CMC Li Binder kann d'elektrochemesch Leeschtung vun der AQ Basiselektrode an der Lithium Batterie verbesseren. M.E. et al. -4 huet eng virleefeg Studie iwwer de Mechanismus gemaach a proposéiert e Modell vun der Verdeelung vu CMC-Li an der AQ Elektrode. Déi gutt Leeschtung vu CMCLi kënnt aus dem staarken Bindungseffekt vu Waasserstoffbindungen, déi vun engem OH produzéiert ginn, wat zu der effizienter Bildung vu Mesh Strukturen bäidréit. De hydrophile CMC-Li wäert net am organeschen Elektrolyt opléisen, sou datt et eng gutt Stabilitéit an der Batterie huet, an eng staark Adhäsioun op d'Elektrodestruktur huet, wat d'Batterie eng gutt Stabilitéit mécht. Cmc-li Binder huet gutt Li Konduktivitéit well et eng grouss Zuel vu funktionnelle Gruppen op der molekulare Kette vu CMC-Li sinn. Während der Entladung ginn et zwou Quelle vun effektiven Substanzen, déi mat Li handelen: (1) Li am Elektrolyt; (2) Li op der molekulare Kette vun CMC-Li bei der effektiv Zentrum vun der aktiver Substanz.

D'Reaktioun vun der Hydroxylgrupp an der Hydroxylgrupp am Carboxymethyl CMC-Li Binder wäert kovalent Bindung bilden; Ënnert der Aktioun vun elektresche Feld Kraaft, U kann op der molekulare Kette oder bascht molekulare Kette Transfermaart, dat ass, wäert d'molekulare Kette Struktur net beschiedegt ginn; Eventuell wäert Lj dem AQ Partikel binden. Dëst weist datt d'Applikatioun vu CMCLi net nëmmen d'Transfereffizienz vu Li verbessert, awer och d'Benotzungsquote vun AQ verbessert. Wat méi héich den Inhalt vu cH: COOLi an 10Li an der molekulare Kette ass, wat méi einfach de Li Transfert. M. Arrmand et al. gegleeft datt organesch Verbindunge vun -COOH oder OH mat 1 Li respektiv reagéiere kënnen an 1 C00Li oder 1 0Li bei niddregem Potenzial produzéieren. Fir de Mechanismus vum CMCLi Binder an der Elektroden weider z'erklären, gouf CMC-Li-1 als aktiv Material benotzt an ähnlech Conclusiounen goufen kritt. Li reagéiert mat engem cH, COOH an engem 0H vum CMC Li a generéiert cH: COOLi an een 0 "respektiv, wéi an der Equatioun (1) an (2) gewisen.

Wéi d'Zuel vu ch, COOLi an OLi eropgeet, erhéicht d'DS vum CMC-Li. Dëst weist datt d'organesch Schicht, déi haaptsächlech aus AQ-Partikel-Uewerflächebinder besteet, méi stabil gëtt a méi einfach ze transferéieren Li. CMCLi ass e konduktiven Polymer deen eng Transportroute fir Li bitt fir d'Uewerfläch vun AQ Partikelen z'erreechen. CMCLi Bindemëttel hunn eng gutt elektronesch an ionesch Konduktivitéit, wat zu enger gudder elektrochemescher Leeschtung a laangem Zyklusliewen vun den CMCLi Elektroden resultéiert. JS Bridel et al. Preparéiert d'Anode vu Lithium-Ionbatterie mat Silizium / Kuelestoff / Polymer Kompositmaterialien mat verschiddene Bindemëttel fir den Afloss vun der Interaktioun tëscht Silizium a Polymer op d'Gesamtleistung vun der Batterie ze studéieren, a fonnt datt CMC déi bescht Leeschtung hat wann se als Bindemëttel benotzt ginn. Et gëtt eng staark Waasserstoffverbindung tëscht Silizium a CMC, deen d'Selbstbehandlungsfäegkeet huet a kann den ëmmer méi Stress vum Material während dem Vëloprozess ajustéieren fir d'Stabilitéit vun der Materialstruktur z'erhalen. Mat CMC als Bindemittel kann d'Kapazitéit vun der Siliziumanode iwwer 1000mAh / g an op d'mannst 100 Zyklen gehale ginn, an d'Coulomb Effizienz ass no bei 99,9%.

3, Conclusioun

Als Bindemëttel kann CMC Material a verschiddenen Typen vun Elektrodenmaterialien wéi natierlecht Grafit, Meso-Phase Kuelestoffmikrosphären (MCMB), Lithium Titanat, Zinnbaséiert Siliziumbaséiert Anodematerial a Lithium Eisenphosphat Anodematerial benotzt ginn, wat d'Batterie verbesseren kann. Kapazitéit, Zyklusstabilitéit an Zyklusliewen am Verglach mam pYDF. Et ass gutt fir d'thermesch Stabilitéit, d'elektresch Konduktivitéit an d'elektrochemesch Eegeschafte vu CMC Materialien. Et ginn zwee Haaptmechanismen fir CMC fir d'Performance vu Lithium-Ionbatterien ze verbesseren:

(1) Déi stabil Bindungsleistung vu CMC schaaft eng néideg Viraussetzung fir eng stabil Batterie Leeschtung ze kréien;

(2) CMC huet gutt Elektronen an Ionenleitung a kann Li Transfer förderen