CMC ໃຊ້ໃນອຸດສາຫະກໍາຫມໍ້ໄຟ
sodium carboxymethyl cellulose ແມ່ນຫຍັງ?
Sodium Carboxymethyl cellulose, (ຍັງເອີ້ນວ່າ: Carboxymethyl cellulose sodium salt, Carboxymethyl cellulose, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose) ແມ່ນປະເພດເສັ້ນໄຍທີ່ໃຊ້ກັນຢ່າງກວ້າງຂວາງທີ່ສຸດໃນໂລກ, ປະລິມານສູງສຸດ.
Cmc-na ແມ່ນອະນຸພັນເຊນລູໂລສທີ່ມີລະດັບໂພລິເມີເຊຊັນ 100~2000 ແລະນໍ້າໜັກໂມເລກຸນ 242.16. ຜົງເສັ້ນໄຍ ຫຼືເມັດສີຂາວ. ບໍ່ມີກິ່ນ, ບໍ່ມີລົດຊາດ, ບໍ່ມີລົດຊາດ, hygroscopic, insoluble ໃນສານລະລາຍອິນຊີ. ເອກະສານນີ້ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນເພື່ອເຂົ້າໃຈຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງ sodium carboxymethyl cellulose ໃນລາຍລະອຽດຫມໍ້ໄຟ lithium ion.
ຄວາມຄືບຫນ້າໃນການນໍາໃຊ້ໂຊດຽມ carboxymethyl cellulose CMCໃນຫມໍ້ໄຟ lithium ion
ໃນປັດຈຸບັນ, polyvinylidene fluoride [pVDF, (CH: A CF:)] ຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງເປັນ binder ໃນການຜະລິດຫມໍ້ໄຟ lithium ion. . PVDF ບໍ່ພຽງແຕ່ມີລາຄາແພງ, ຍັງຈໍາເປັນຕ້ອງໃຊ້ໃນຂະບວນການຂອງການນໍາໃຊ້ລະເບີດ, ເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມຂອງສານລະລາຍອິນຊີ, ເຊັ່ນ N methyl ທີ່ alkane ketone (NMp) ແລະຄວາມຊຸ່ມຊື່ນອາກາດສໍາລັບຂະບວນການຜະລິດຢ່າງເຂັ້ມງວດ, ຍັງໄດ້ຢ່າງງ່າຍດາຍດ້ວຍການຝັງ. lithium ໂລຫະ, lithium graphite ຕິກິຣິຍາມັດທະຍົມ, ໂດຍສະເພາະໃນສະພາບຂອງອຸນຫະພູມສູງ, ຄວາມສ່ຽງ spontaneous ຂອງ runaway ຄວາມຮ້ອນ. Sodium carboxymethyl cellulose (CMC), binder ທີ່ລະລາຍໃນນ້ໍາ, ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນການທົດແທນຂອງ pVDF ສໍາລັບວັດສະດຸ electrode, ເຊິ່ງສາມາດຫຼີກເວັ້ນການນໍາໃຊ້ NMp, ຫຼຸດຜ່ອນຄ່າໃຊ້ຈ່າຍແລະຫຼຸດຜ່ອນມົນລະພິດສິ່ງແວດລ້ອມ. ໃນເວລາດຽວກັນ, ຂະບວນການຜະລິດບໍ່ຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຄວາມຊຸ່ມຊື່ນຂອງສິ່ງແວດລ້ອມ, ແຕ່ຍັງສາມາດປັບປຸງຄວາມອາດສາມາດຂອງຫມໍ້ໄຟ, prolong ວົງຈອນຊີວິດ. ໃນເອກະສານນີ້, ບົດບາດຂອງ CMC ໃນການປະຕິບັດຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium ion ໄດ້ຖືກທົບທວນຄືນ, ແລະກົນໄກຂອງ CMC ປັບປຸງປະສິດທິພາບຫມໍ້ໄຟແມ່ນສະຫຼຸບຈາກລັກສະນະຂອງຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນ, ການນໍາໄຟຟ້າແລະຄຸນລັກສະນະທາງເຄມີ.
1. ໂຄງສ້າງ ແລະການປະຕິບັດຂອງ CMC
1) ໂຄງສ້າງ CMC
CMC ຖືກຈັດປະເພດໂດຍທົ່ວໄປໂດຍລະດັບທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງການທົດແທນ (Ds), ແລະ morphology ຜະລິດຕະພັນແລະການປະຕິບັດໄດ້ຮັບຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໂດຍ Ds. LXie et al. ໄດ້ສຶກສາ CMC ກັບ Ds ຂອງຄູ່ H ທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງ Na. ຜົນໄດ້ຮັບການວິເຄາະ SEM ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າ CMC-Li-1 (Ds = 1.00) ນໍາສະເຫນີໂຄງສ້າງ granular, ແລະ CMC-Li-2 (Ds = 0.62) ນໍາສະເຫນີໂຄງສ້າງເສັ້ນ. ການຄົ້ນຄວ້າຂອງ M. E et al ໄດ້ພິສູດວ່າ CMC. ຢາງ Styrene butadiene (SBR) ສາມາດຍັບຍັ້ງການລວບລວມຂອງ Li: O ແລະສະຖຽນລະພາບໂຄງສ້າງການໂຕ້ຕອບ, ເຊິ່ງເປັນປະໂຫຍດຕໍ່ການປະຕິບັດທາງເຄມີ.
2) ການປະຕິບັດ CMC
2.1)ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນ
Zj Han et al. ໄດ້ສຶກສາຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນຂອງ binders ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ. ອຸນຫະພູມທີ່ສໍາຄັນຂອງ pVDF ແມ່ນປະມານ 4500C. ເມື່ອເຖິງ 500 ℃, ການເນົ່າເປື່ອຍຢ່າງໄວວາເກີດຂື້ນແລະມະຫາຊົນຫຼຸດລົງປະມານ 70%. ໃນເວລາທີ່ອຸນຫະພູມສູງເຖິງ 600 ℃, ມະຫາຊົນໄດ້ຫຼຸດລົງຕື່ມອີກ 70%. ເມື່ອອຸນຫະພູມຮອດ 300oC, ມະຫາຊົນຂອງ CMC-Li ຫຼຸດລົງ 70%. ເມື່ອອຸນຫະພູມຮອດ 400 ℃, ມະຫາຊົນຂອງ CMC-Li ຫຼຸດລົງ 10%. CMCLi ແມ່ນ decomposed ງ່າຍກວ່າ pVDF ໃນຕອນທ້າຍຂອງຊີວິດຫມໍ້ໄຟ.
2.2)ການນໍາໃຊ້ໄຟຟ້າ
S. Chou et al. ຜົນໄດ້ຮັບຂອງການທົດສອບສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຄວາມຕ້ານທານຂອງ CMCLI-1, CMC-Li-2 ແລະ pVDF ແມ່ນ 0.3154 Mn·m ແລະ 0.2634 Mn, ຕາມລໍາດັບ. M ແລະ 20.0365 Mn·m, ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຄວາມຕ້ານທານຂອງ pVDF ສູງກວ່າ CMCLi, ການນໍາຂອງ CMC-LI ແມ່ນດີກວ່າຂອງ pVDF, ແລະການນໍາຂອງ CMCLI.1 ຕ່ໍາກວ່າ CMCLI.2.
2.3)ປະສິດທິພາບທາງເຄມີ
FM Courtel et al. ໄດ້ສຶກສາເສັ້ນໂຄ້ງ voltammetry cyclic ຂອງ electrodes poly-sulfonate (AQ) ໂດຍອີງໃສ່ binders ທີ່ແຕກຕ່າງກັນຖືກນໍາໃຊ້. binders ທີ່ແຕກຕ່າງກັນມີປະຕິກິລິຍາການຜຸພັງແລະການຫຼຸດຜ່ອນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ, ດັ່ງນັ້ນທ່າແຮງສູງສຸດແມ່ນແຕກຕ່າງກັນ. ໃນບັນດາພວກມັນ, ທ່າແຮງການຜຸພັງຂອງ CMCLi ແມ່ນ 2.15V, ແລະທ່າແຮງການຫຼຸດຜ່ອນແມ່ນ 2.55V. ທ່າແຮງການຜຸພັງແລະການຫຼຸດຜ່ອນຄວາມອາດສາມາດຂອງ pVDF ແມ່ນ 2.605 V ແລະ 1.950 V ຕາມລໍາດັບ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບເສັ້ນໂຄ້ງ voltammetry cyclic ຂອງສອງຄັ້ງທີ່ຜ່ານມາ, ຄວາມແຕກຕ່າງທີ່ອາດມີສູງສຸດຂອງຈຸດສູງສຸດຂອງການຫຼຸດຜ່ອນການຜຸພັງໃນເວລາທີ່ binder CMCLi ຖືກນໍາໃຊ້ແມ່ນນ້ອຍກວ່າເມື່ອ pVDF ຖືກນໍາໃຊ້, ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າປະຕິກິລິຍາໄດ້ຖືກຂັດຂວາງຫນ້ອຍລົງແລະສານຜູກມັດ CMCLi ມີຄວາມສະດວກສະບາຍຫຼາຍ. ການປະກົດຕົວຂອງປະຕິກິລິຍາການຫຼຸດຜ່ອນການຜຸພັງ.
2. ຜົນກະທົບຂອງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ ແລະກົນໄກຂອງ CMC
1) ຜົນກະທົບຂອງຄໍາຮ້ອງສະຫມັກ
Pj Suo et al. ໄດ້ສຶກສາປະສິດທິພາບທາງເຄມີຂອງວັດສະດຸປະສົມ Si/C ເມື່ອ pVDF ແລະ CMC ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນຕົວຍຶດ, ແລະພົບວ່າແບດເຕີຣີ້ທີ່ໃຊ້ CMC ມີຄວາມອາດສາມາດສະເພາະປີ້ນກັບກັນຂອງ 700mAh / g ເປັນຄັ້ງທໍາອິດແລະຍັງມີ 597mAh / g ຫຼັງຈາກຮອບວຽນ 4O, ເຊິ່ງ. ເໜືອກວ່າແບັດເຕີຣີທີ່ໃຊ້ pVDF. Jh Lee et al. ໄດ້ສຶກສາອິດທິພົນຂອງ Ds ຂອງ CMC ກ່ຽວກັບຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງ suspension graphite ແລະເຊື່ອວ່າຄຸນນະພາບຂອງແຫຼວຂອງ suspension ຖືກກໍານົດໂດຍ Ds. ຢູ່ທີ່ DS ຕ່ໍາ, CMC ມີຄຸນສົມບັດ hydrophobic ທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ແລະສາມາດເພີ່ມປະຕິກິລິຍາກັບຫນ້າດິນ graphite ໃນເວລາທີ່ນ້ໍາຖືກນໍາໃຊ້ເປັນສື່. CMC ຍັງມີຂໍ້ໄດ້ປຽບໃນການຮັກສາຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄຸນສົມບັດຮອບວຽນຂອງຊິລິຄອນ - ວັດສະດຸໂລຫະປະສົມ tin anode. electrodes NiO ໄດ້ຖືກກະກຽມດ້ວຍຄວາມເຂັ້ມຂຸ້ນທີ່ແຕກຕ່າງກັນ (0.1mouL, 0.3mol/L ແລະ 0.5mol/L) CMC ແລະ pVDF binder, ແລະຄິດຄ່າທໍານຽມແລະປ່ອຍອອກຢູ່ທີ່ 1.5-3.5V ດ້ວຍປະຈຸບັນຂອງ 0.1c. ໃນລະຫວ່າງຮອບວຽນທໍາອິດ, ຄວາມອາດສາມາດຂອງເຊນ binder pVDF ແມ່ນສູງກວ່າຂອງເຊນ binder CMC. ເມື່ອຈໍານວນຂອງຮອບວຽນເຖິງ lO, ຄວາມສາມາດໃນການປ່ອຍຕົວຂອງສານຜູກມັດ pVDF ຫຼຸດລົງຢ່າງຈະແຈ້ງ. ຫຼັງຈາກຮອບວຽນ 4JD, ຄວາມຈຸສະເພາະຂອງ 0.1movL, 0.3MOUL ແລະ 0.5MovLPVDF binders ຫຼຸດລົງເປັນ 250mAh/g, 157mAtv 'g ແລະ 102mAh/g, ຕາມລຳດັບ: ຄວາມຈຸສະເພາະຂອງແບດເຕີຣີທີ່ປ່ອຍອອກມາມີ 0,1 moL./L./g. ແລະ 0.5 moL/LCMC binder ຖືກເກັບຮັກສາໄວ້ຢູ່ທີ່ 698mAh/g, 555mAh/g ແລະ 550mAh/g, ຕາມລໍາດັບ.
CMC binder ຖືກນໍາໃຊ້ໃນ LiTI0. : ແລະ SnO2 nanoparticles ໃນການຜະລິດອຸດສາຫະກໍາ. ການນໍາໃຊ້ CMC ເປັນ binder, LiFepO4 ແລະ Li4TI50l2 ເປັນວັດສະດຸທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວໃນທາງບວກແລະທາງລົບ, ຕາມລໍາດັບ, ແລະການນໍາໃຊ້ pYR14FS1 ເປັນ electrolyte retardant flame, ຫມໍ້ໄຟໄດ້ຖືກ cycled 150 ເທື່ອໃນກະແສຂອງ 0.1c ທີ່ 1.5v ~ 3.5V ຢູ່ໃນອຸນຫະພູມ, ແລະສະເພາະໃນທາງບວກ. capacitance ໄດ້ຖືກຮັກສາໄວ້ຢູ່ທີ່ 140mAh / g. ໃນບັນດາເກືອໂລຫະຕ່າງໆໃນ CMC, CMCLi ແນະນໍາ ions ໂລຫະອື່ນໆ, ເຊິ່ງສາມາດຍັບຍັ້ງ "ປະຕິກິລິຍາແລກປ່ຽນ (vii)" ໃນ electrolyte ໃນລະຫວ່າງການໄຫຼວຽນ.
2) ກົນໄກການປັບປຸງການປະຕິບັດ
CMC Li binder ສາມາດປັບປຸງປະສິດທິພາບ electrochemical ຂອງ electrode ຖານ AQ ໃນຫມໍ້ໄຟ lithium. M. E et al. -4 ໄດ້ດໍາເນີນການສຶກສາເບື້ອງຕົ້ນກ່ຽວກັບກົນໄກແລະສະເຫນີຮູບແບບການແຈກຢາຍຂອງ CMC-Li ໃນ electrode AQ. ການປະຕິບັດທີ່ດີຂອງ CMCLi ແມ່ນມາຈາກຜົນກະທົບທີ່ແຂງແຮງຂອງພັນທະບັດ hydrogen ທີ່ຜະລິດໂດຍ OH, ເຊິ່ງປະກອບສ່ວນເຂົ້າໃນການສ້າງໂຄງສ້າງຕາຫນ່າງທີ່ມີປະສິດທິພາບ. hydrophilic CMC-Li ຈະບໍ່ລະລາຍຢູ່ໃນ electrolyte ອິນຊີ, ສະນັ້ນມັນມີຄວາມຫມັ້ນຄົງທີ່ດີໃນຫມໍ້ໄຟ, ແລະມີຄວາມຍຶດຫມັ້ນທີ່ເຂັ້ມແຂງກັບໂຄງສ້າງ electrode, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ຫມໍ້ໄຟມີຄວາມຫມັ້ນຄົງທີ່ດີ. Cmc-li binder ມີ Li conductivity ທີ່ດີເນື່ອງຈາກວ່າມີຈໍານວນຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງກຸ່ມທີ່ເຮັດວຽກຢູ່ໃນລະບົບຕ່ອງໂສ້ໂມເລກຸນຂອງ CMC-Li. ໃນລະຫວ່າງການໄຫຼ, ມີສອງແຫຼ່ງຂອງສານທີ່ມີປະສິດທິພາບທີ່ປະຕິບັດກັບ Li: (1) Li ໃນ electrolyte; (2) Li ກ່ຽວກັບລະບົບຕ່ອງໂສ້ໂມເລກຸນຂອງ CMC-Li ຢູ່ໃກ້ກັບສູນກາງປະສິດທິພາບຂອງສານເສບຕິດ.
ປະຕິກິລິຍາຂອງກຸ່ມ hydroxyl ແລະກຸ່ມ hydroxyl ໃນ carboxymethyl CMC-Li binder ຈະປະກອບເປັນພັນທະບັດ covalent; ພາຍໃຕ້ການປະຕິບັດຂອງຜົນບັງຄັບໃຊ້ພາກສະຫນາມໄຟຟ້າ, U ສາມາດໂອນຢູ່ໃນລະບົບຕ່ອງໂສ້ໂມເລກຸນຫຼືລະບົບຕ່ອງໂສ້ໂມເລກຸນທີ່ຢູ່ໃກ້ຄຽງ, ນັ້ນແມ່ນ, ໂຄງສ້າງລະບົບຕ່ອງໂສ້ໂມເລກຸນຈະບໍ່ເສຍຫາຍ; ໃນທີ່ສຸດ, Lj ຈະຜູກມັດກັບອະນຸພາກ AQ. ນີ້ຊີ້ໃຫ້ເຫັນວ່າຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງ CMCLi ບໍ່ພຽງແຕ່ປັບປຸງປະສິດທິພາບການໂອນຂອງ Li, ແຕ່ຍັງປັບປຸງອັດຕາການນໍາໃຊ້ຂອງ AQ. ເນື້ອໃນທີ່ສູງຂຶ້ນຂອງ cH: COOLi ແລະ 10Li ໃນລະບົບຕ່ອງໂສ້ໂມເລກຸນ, ການໂອນ Li ງ່າຍຂຶ້ນ. M. Ararmand et al. ເຊື່ອກັນວ່າທາດປະສົມອິນຊີຂອງ -COOH ຫຼື OH ສາມາດປະຕິກິລິຍາກັບ 1 Li ຕາມລໍາດັບ ແລະຜະລິດ 1 C00Li ຫຼື 1 0Li ທີ່ມີທ່າແຮງຕໍ່າ. ເພື່ອຄົ້ນຫາກົນໄກຂອງ CMCLi binder ໃນ electrode, CMC-Li-1 ໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເປັນວັດສະດຸທີ່ມີການເຄື່ອນໄຫວແລະໄດ້ຮັບບົດສະຫຼຸບທີ່ຄ້າຍຄືກັນ. Li ປະຕິກິລິຍາກັບຫນຶ່ງ cH, COOH ແລະຫນຶ່ງ 0H ຈາກ CMC Li ແລະສ້າງ cH: COOLi ແລະຫນຶ່ງ 0 “ຕາມລໍາດັບ, ດັ່ງທີ່ສະແດງຢູ່ໃນສົມຜົນ (1) ແລະ (2)
ເມື່ອຈໍານວນຂອງ cH, COOLi, ແລະ OLi ເພີ່ມຂຶ້ນ, THE DS ຂອງ CMC-Li ເພີ່ມຂຶ້ນ. ນີ້ສະແດງໃຫ້ເຫັນວ່າຊັ້ນອິນຊີປະກອບສ່ວນໃຫຍ່ຂອງ AQ particle binder ໄດ້ກາຍເປັນຄວາມຫມັ້ນຄົງແລະງ່າຍທີ່ຈະໂອນ Li. CMCLi ເປັນໂພລິເມີທີ່ນໍາມາໃຊ້ທີ່ສະຫນອງເສັ້ນທາງການຂົນສົ່ງສໍາລັບ Li ເພື່ອເຂົ້າຫາພື້ນຜິວຂອງອະນຸພາກ AQ. CMCLi binders ມີ conductivity ເອເລັກໂຕຣນິກແລະ ionic ທີ່ດີ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ປະສິດທິພາບ electrochemical ທີ່ດີແລະຊີວິດວົງຈອນຍາວຂອງ electrodes CMCLi. JS Bridel et al. ກະກຽມ anode ຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium ion ໂດຍໃຊ້ວັດສະດຸປະສົມຊິລິຄອນ / ຄາບອນ / ໂພລີເມີທີ່ມີຕົວຍຶດທີ່ແຕກຕ່າງກັນເພື່ອສຶກສາອິດທິພົນຂອງການພົວພັນລະຫວ່າງຊິລິໂຄນແລະໂພລີເມີຕໍ່ກັບການປະຕິບັດໂດຍລວມຂອງແບດເຕີລີ່, ແລະພົບວ່າ CMC ມີປະສິດຕິພາບທີ່ດີທີ່ສຸດເມື່ອໃຊ້ເປັນຕົວຍຶດ. ມີຄວາມຜູກພັນຂອງ hydrogen ທີ່ເຂັ້ມແຂງລະຫວ່າງຊິລິໂຄນແລະ CMC, ເຊິ່ງມີຄວາມສາມາດປິ່ນປົວຕົນເອງແລະສາມາດປັບຄວາມກົດດັນທີ່ເພີ່ມຂຶ້ນຂອງວັດສະດຸໃນລະຫວ່າງຂະບວນການຮອບວຽນເພື່ອຮັກສາຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງໂຄງສ້າງວັດສະດຸ. ດ້ວຍ CMC ເປັນ binder, ຄວາມອາດສາມາດຂອງ silicon anode ສາມາດເກັບຮັກສາໄວ້ຂ້າງເທິງ 1000mAh / g ໃນຢ່າງຫນ້ອຍ 100 ຮອບວຽນ, ແລະປະສິດທິພາບ coulomb ແມ່ນຢູ່ໃກ້ກັບ 99.9%.
3, ສະຫຼຸບ
ໃນຖານະເປັນ binder, ອຸປະກອນການ CMC ສາມາດນໍາໃຊ້ໃນປະເພດທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງວັດສະດຸ electrode ເຊັ່ນ graphite ທໍາມະຊາດ, meso-phase carbon microspheres (MCMB), lithium titanate, tin-based silicon ວັດສະດຸ anode ແລະ lithium iron phosphate anode material, ເຊິ່ງສາມາດປັບປຸງຫມໍ້ໄຟ. ຄວາມອາດສາມາດ, ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງວົງຈອນແລະຊີວິດວົງຈອນເມື່ອທຽບກັບ pYDF. ມັນມີປະໂຫຍດຕໍ່ຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງຄວາມຮ້ອນ, ການນໍາໄຟຟ້າແລະຄຸນສົມບັດທາງເຄມີຂອງວັດສະດຸ CMC. ມີສອງກົນໄກຕົ້ນຕໍສໍາລັບ CMC ເພື່ອປັບປຸງປະສິດທິພາບຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium ion:
(1) ການປະຕິບັດການຜູກມັດທີ່ຫມັ້ນຄົງຂອງ CMC ສ້າງເງື່ອນໄຂເບື້ອງຕົ້ນທີ່ຈໍາເປັນສໍາລັບການໄດ້ຮັບປະສິດທິພາບຫມໍ້ໄຟທີ່ຫມັ້ນຄົງ;
(2) CMC ມີ electron ແລະ ion conductivity ທີ່ດີແລະສາມາດສົ່ງເສີມການໂອນ Li
ເວລາປະກາດ: 23-12-2023