CMC dia ampiasaina amin'ny indostrian'ny bateria

Inona ny sodium carboxymethyl cellulose?

Sodium Carboxymethyl cellulose, (antsoina koa hoe: Carboxymethyl cellulose sodium sira, Carboxymethyl cellulose, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose) no karazana fibre be mpampiasa indrindra eran-tany, fatrany ambony indrindra.

Ny Cmc-na dia derivative cellulose miaraka amin'ny mari-pahaizana polymerization 100 ~ 2000 ary lanjan'ny molekiola 242.16. Vovoka fotsy fibrous na granular. Tsy misy fofona, tsy misy tsiro, tsy misy tsiro, hygroscopic, tsy mety levona amin'ny solvents organika. Ity lahatsoratra ity dia ny hahatakatra ny fampiharana ny sodium carboxymethyl cellulose amin'ny antsipirian'ny bateria lithium ion.

Fandrosoana amin'ny fampiharana ny Sodium carboxymethyl cellulose CMCamin'ny bateria lithium ion

Amin'izao fotoana izao, polyvinylidene fluoride [pVDF, (CH: A CF :)] dia ampiasaina betsaka amin'ny famokarana batteries lithium ion. . Ny PVDF dia tsy lafo ihany, mila ampiasaina amin'ny dingan'ny fampiharana ny fipoahana, sariaka amin'ny tontolo iainana amin'ny solvents organika, toy ny N methyl izay ny alkane ketone (NMp) sy ny fepetra takian'ny hamandoana ny rivotra amin'ny fizotran'ny famokarana, ary mora amin'ny fampidirana. metaly Lithium, Lithium graphite fanehoan-kevitra faharoa, indrindra amin'ny toe-javatra ny mari-pana ambony, mety ho azy ny mafana mandositra. Sodium carboxymethyl cellulose (CMC), binder tsy mety levona anaty rano, dia ampiasaina ho solon'ny pVDF ho an'ny fitaovana electrode, izay afaka misoroka ny fampiasana NMp, mampihena ny fandaniana ary mampihena ny fandotoana ny tontolo iainana. Mandritra izany fotoana izany, ny fizotran'ny famokarana dia tsy mitaky ny hamandoana amin'ny tontolo iainana, fa afaka manatsara ny fahafahan'ny bateria, manitatra ny fiainana tsingerina. Ato amin'ity taratasy ity, ny anjara asan'ny CMC amin'ny fanatanterahana ny lithium ion bateria dia nodinihina, ary ny mekanika ny CMC fanatsarana ny bateria fampisehoana dia nofintinina avy amin'ny lafiny ny hafanana mafana, conductivity herinaratra sy ny electrochemical toetra.

1. Ny rafitra sy ny fahombiazan'ny CMC

1) rafitra CMC

Ny CMC dia sokajiana amin'ny ambaratonga samihafa amin'ny fanoloana (Ds), ary ny morphologie sy ny fahombiazan'ny vokatra dia misy fiantraikany be amin'ny Ds. LXie et al. dia nianatra ny CMC niaraka tamin'ny Ds samy hafa H mpivady. Ny valin'ny fanadihadiana SEM dia naneho fa ny CMC-Li-1 (Ds = 1.00) dia nanolotra rafitra granular, ary ny CMC-Li-2 (Ds = 0.62) dia nanolotra rafitra tsipika. Ny fikarohana nataon'i M. E et al dia nanaporofo fa ny CMC. Ny fingotra styrene butadiene (SBR) dia afaka manakana ny fivondronan'ny Li: O ary mampitony ny firafitry ny interface, izay mahasoa ny fahombiazan'ny electrochemical.

2) Fampisehoana CMC

2.1)Ny fahamarinan-toerana mafana

Zj Han et al. nandinika ny fahamarinan-toerana mafana ny binders samy hafa. Ny mari-pana manakiana ny pVDF dia manodidina ny 4500C. Rehefa mahatratra 500 ℃, dia mihalevona haingana ary mihena 70% eo ho eo ny faobe. Rehefa nahatratra 600 ℃ ny mari-pana, dia nihena 70% ny faobe. Rehefa nahatratra 300oC ny mari-pana dia nihena 70% ny lanjan'ny CMC-Li. Rehefa nahatratra 400 ℃ ny mari-pana dia nihena 10% ny lanjan'ny CMC-Li. Ny CMCLi dia mora levona kokoa noho ny pVDF amin'ny fiafaran'ny fiainan'ny batterie.

2.2)Ny conductivity elektrika

S. Chou et al. Ny valin'ny fitsapana dia naneho fa ny fanoherana ny CMCLI-1, CMC-Li-2 ary pVDF dia 0.3154 Mn·m ary 0.2634 Mn. M sy 20.0365 Mn · m, izay manondro fa ny resistivity ny pVDF dia ambony noho ny CMCLi, ny conductivity ny CMC-LI dia tsara kokoa noho ny pVDF, ary ny conductivity ny CMCLI.1 dia ambany noho ny CMCLI.2.

2.3)Electrochemical performance

FM Courtel et al. dia nianatra ny cyclic voltammetry curve ny poly-sulfonate (AQ) mifototra electrodes rehefa samy hafa binderswered. Ny binders samy hafa dia samy hafa ny oxidation sy ny fihenan'ny fanehoan-kevitra, noho izany dia hafa ny mety ho ambony indrindra. Anisan'izany, ny mety ho oxidation ny CMCLi dia 2.15V, ary ny mety hampihenana dia 2.55V. Ny tanjaky ny oxidation sy ny mety hampihenana ny pVDF dia 2.605 V sy 1.950 V tsirairay avy. Raha ampitahaina amin'ny curve voltammetry cyclic tamin'ny fotoana roa teo aloha, ny fahasamihafan'ny tampon'ny tampon'ny oxidation-reduction rehefa nampiasaina ny binder CMCLi dia kely kokoa noho ny tamin'ny fampiasana pVDF, izay manondro fa tsy dia voasakantsakana ny fanehoan-kevitra ary ny binder CMCLi dia tsara kokoa amin'ny ny fisehoan'ny oxidation-reduction fanehoan-kevitra.

2. Ny fiantraikan'ny fampiharana sy ny mekanika CMC

1) Vokatry ny fampiharana

Pj Suo et al. nandinika ny fiasan'ny electrochemical ny Si/C composite akora rehefa pVDF sy CMC no ampiasaina ho binders, ary nahita fa ny bateria mampiasa CMC dia sambany azo reversible fahaiza-manao manokana ny 700mAh/g ary mbola nanana 597mAh/g taorian'ny 4O cycles, izay dia ambony noho ny bateria mampiasa pVDF. Jh Lee et al. dia nianatra ny fiantraikan'ny Ds an'ny CMC amin'ny fahamarinan'ny fampiatoana grafit ary nino fa ny kalitaon'ny fampiatoana dia nofaritan'ny Ds. Amin'ny DS ambany, ny CMC dia manana fananana hydrophobic matanjaka, ary mety hampitombo ny fanehoan-kevitra amin'ny grafit ambonin'ny rano rehefa ampiasaina ho haino aman-jery. Ny CMC koa dia manana tombony amin'ny fitazonana ny fahamarinan'ny toetran'ny silisiôma - akora anode firaka. Ny electrodes NiO dia voaomana amin'ny fifantohana samihafa (0.1mouL, 0.3mol / L ary 0.5mol / L) CMC sy pVDF binder, ary voampanga sy navoaka tamin'ny 1.5-3.5V amin'ny 0.1c ankehitriny. Nandritra ny tsingerina voalohany, ny fahafahan'ny cellule binder pVDF dia ambony noho ny an'ny cellule binder CMC. Rehefa mahatratra lO ny isan'ny tsingerina dia mihena mazava ho azy ny fahafahan'ny fatorana pVDF. Taorian'ny tsingerin'ny 4JD, dia nihena ho 250mAh/g, 157mAtv 'g ary 102mAh/g ny fahafahan'ny famatsiana 0.1movL, 0.3MOUL ary 0.5MovLPVDF manokana ho an'ny batteries miaraka amin'ny 0.1 moL/g/g. ary ny binder 0.5 moL / LCMC dia notazonina tamin'ny 698mAh / g, 555mAh / g ary 550mAh / g, tsirairay avy.

CMC binder dia ampiasaina amin'ny LiTI0. : ary SnO2 nanopartikel amin'ny famokarana indostrialy. Amin'ny fampiasana CMC ho binder, LiFepO4 sy Li4TI50l2 ho fitaovana mavitrika sy ratsy, tsirairay avy, ary mampiasa pYR14FS1 ho toy ny electrolyte lelafo, ny bateria dia nivezivezy in-150 tamin'ny 0.1c amin'izao fotoana izao amin'ny 1.5v ~ 3.5V amin'ny hafanana, ary ny manokana manokana. Ny capacitance dia nitazona 140mAh / g. Amin'ireo sira metaly isan-karazany ao amin'ny CMC, ny CMCLi dia mampiditra ion metaly hafa, izay afaka manakana ny "fihetseham-panakalozana (vii)" amin'ny electrolyte mandritra ny fihodinana.

2) Mekanisma fanatsarana ny asa

CMC Li binder dia afaka manatsara ny fahombiazan'ny electrochemical AQ base electrode amin'ny lithium bateria. M. E et al. -4 dia nanao fanadihadiana mialoha momba ny mekanika ary nanolotra modely amin'ny fizarana CMC-Li ao amin'ny electrode AQ. Ny fahombiazan'ny CMCLi dia avy amin'ny fiantraikan'ny fatorana mahery vaika amin'ny fatorana hidrozenina vokarin'ny OH, izay manampy amin'ny famolavolana mahomby ny rafitra harato. Ny hydrophilic CMC-Li dia tsy levona ao amin'ny electrolyte organika, noho izany dia manana fahamendrehana tsara amin'ny bateria, ary manana adhesion matanjaka amin'ny firafitry ny electrode, izay mahatonga ny batterie manana fahamarinan-toerana tsara. Ny binder Cmc-li dia manana conductivity Li tsara satria misy vondrona miasa betsaka amin'ny rojo molekiola CMC-Li. Mandritra ny fivoahana dia misy loharano roa misy akora mahomby miasa miaraka amin'ny Li: (1) Li ao amin'ny electrolyte; (2) Li amin'ny rojo molekiola CMC-Li akaikin'ny foibe mahomby amin'ny akora mavitrika.

Ny fanehoan-kevitry ny vondrona hydroxyl sy ny vondrona hydroxyl amin'ny carboxymethyl CMC-Li binder dia hamorona fifamatorana covalent; Eo ambanin'ny hetsiky ny herin'ny herinaratra, U dia afaka mamindra amin'ny rojo molekiola na rojo molekiola mifanila, izany hoe tsy ho simba ny rafitry ny rojo molekiola; Amin'ny farany, ny Lj dia mifamatotra amin'ny ampahany AQ. Izany dia manondro fa ny fampiharana ny CMCLi dia tsy vitan'ny manatsara ny fahombiazan'ny famindrana ny Li, fa koa manatsara ny tahan'ny fampiasana ny AQ. Ny avo kokoa ny votoatin'ny cH: COOLi sy 10Li ao amin'ny rojo molekiola, dia mora kokoa ny famindrana Li. M. Arrmand et al. Nino fa ny fitambarana organika amin'ny -COOH na OH dia mety hihetsika amin'ny 1 Li ary hamokatra 1 C00Li na 1 0Li amin'ny mety ho ambany. Mba hijerena bebe kokoa ny fomba fiasan'ny CMCLi binder amin'ny electrode, dia nampiasaina ho fitaovana mavitrika ny CMC-Li-1 ary nisy fanatsoahan-kevitra mitovy amin'izany. Li dia mamaly amin'ny cH iray, COOH ary 0H iray avy amin'ny CMC Li ary miteraka cH: COOLi ary iray 0 ", araka ny aseho amin'ny fampitoviana (1) sy (2)

Rehefa mitombo ny isan'ny cH, COOLi, ary OLi dia mitombo ny DS an'ny CMC-Li. Izany dia mampiseho fa ny sosona organika ahitana indrindra ny AQ sombin-tany binder lasa marin-toerana kokoa sy mora kokoa ny hamindra Li. CMCLi dia polymère conductive izay manome làlam-pitaterana ho an'i Li mba hahatongavana amin'ny endrik'ireo singa AQ. Ny binders CMCLi dia manana conductivity elektronika sy ionic tsara, izay miteraka vokatra electrochemical tsara sy fiainana maharitra amin'ny electrodes CMCLi. JS Bridel et al. nanomana ny anode ny lithium ion bateria mampiasa silisiôma / karbonina / polymer composite fitaovana amin'ny samy hafa binders mba handinihana ny fiantraikan'ny fifandraisana misy eo amin'ny silisiôma sy polymer amin'ny ankapobeny fampisehoana ny bateria, ary nahita fa ny CMC dia nanana ny tsara indrindra fampisehoana rehefa ampiasaina ho binder. Misy fatorana hydrogène matanjaka eo amin'ny silisiôma sy ny CMC, izay manana fahaizana manasitrana tena ary afaka manitsy ny fitomboan'ny adin-tsaina amin'ny fitaovana mandritra ny fizotran'ny bisikileta mba hihazonana ny fahamarinan'ny firafitry ny fitaovana. Miaraka amin'ny CMC ho binder, ny fahafahan'ny anode silisiôma dia azo tazonina mihoatra ny 1000mAh / g amin'ny tsingerina 100 farafahakeliny, ary ny fahombiazan'ny coulomb dia manakaiky ny 99.9%.

3, fehin-kevitra

Amin'ny maha binder, CMC fitaovana azo ampiasaina amin'ny karazana electrode fitaovana toy ny voajanahary graphite, meso-phase karbaona microspheres (MCMB), Lithium titanate, silisiôma mifototra amin'ny akora anode sy Lithium vy phosphate anode fitaovana, izay afaka manatsara ny bateria. fahaiza-manao, fahamarinan'ny tsingerina ary fiainana tsingerina raha oharina amin'ny pYDF. Mahasoa ny fahamarinan-toerana mafana, ny conductivity elektrika ary ny fananana electrochemical amin'ny fitaovana CMC. Misy mekanika roa lehibe ho an'ny CMC hanatsarana ny fahombiazan'ny bateria lithium ion:

(1) Ny fahombiazan'ny fatorana miorina amin'ny CMC dia mamorona fepetra ilaina mba hahazoana ny fahombiazan'ny bateria maharitra;

(2) CMC dia manana electron sy ion conductivity tsara ary afaka mampiroborobo ny famindrana Li