बॅटरीमध्ये सीएमसी बाईंडरचा वापर

पाणी-आधारित नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीचे मुख्य बाईंडर म्हणून, सीएमसी उत्पादने देशांतर्गत आणि परदेशी बॅटरी उत्पादकांद्वारे मोठ्या प्रमाणावर वापरली जातात. बाईंडरची इष्टतम रक्कम तुलनेने मोठी बॅटरी क्षमता, दीर्घ सायकल आयुष्य आणि तुलनेने कमी अंतर्गत प्रतिकार मिळवू शकते.

लिथियम-आयन बॅटरीमध्ये बाईंडर हे एक महत्त्वाचे सहायक कार्यात्मक साहित्य आहे. हा संपूर्ण इलेक्ट्रोडच्या यांत्रिक गुणधर्मांचा मुख्य स्त्रोत आहे आणि इलेक्ट्रोडच्या उत्पादन प्रक्रियेवर आणि बॅटरीच्या इलेक्ट्रोकेमिकल कार्यक्षमतेवर महत्त्वपूर्ण प्रभाव पाडतो. बाईंडरची स्वतःची क्षमता नसते आणि बॅटरीमध्ये फारच कमी प्रमाणात असते.

सामान्य बाइंडरच्या चिकट गुणधर्मांव्यतिरिक्त, लिथियम-आयन बॅटरी इलेक्ट्रोड बाईंडर सामग्री देखील इलेक्ट्रोलाइटची सूज आणि गंज तसेच चार्ज आणि डिस्चार्ज दरम्यान इलेक्ट्रोकेमिकल गंज सहन करण्यास सक्षम असणे आवश्यक आहे. हे कार्यरत व्होल्टेज श्रेणीमध्ये स्थिर राहते, त्यामुळे लिथियम-आयन बॅटरीसाठी इलेक्ट्रोड बाईंडर म्हणून वापरल्या जाऊ शकतील अशा अनेक पॉलिमर सामग्री नाहीत.

लिथियम-आयन बॅटरी बाइंडरचे तीन मुख्य प्रकार आहेत जे सध्या मोठ्या प्रमाणावर वापरले जातात: पॉलीव्हिनिलिडीन फ्लोराइड (PVDF), स्टायरीन-बुटाडियन रबर (SBR) इमल्शन आणि कार्बोक्झिमेथिल सेल्युलोज (CMC). याशिवाय, पॉलीॲक्रिलिक ॲसिड (PAA), पॉलीॲक्रिलोनिट्रिल (PAN) असलेले पाणी-आधारित बाइंडर आणि मुख्य घटक म्हणून पॉलीॲक्रिलेट देखील विशिष्ट बाजारपेठ व्यापतात.

बॅटरी-स्तरीय CMC ची चार वैशिष्ट्ये

कार्बोक्झिमेथिल सेल्युलोजच्या आम्ल संरचनेच्या खराब पाण्यात विद्राव्यतेमुळे, ते अधिक चांगल्या प्रकारे लागू करण्यासाठी, CMC ही बॅटरी उत्पादनात मोठ्या प्रमाणात वापरली जाणारी सामग्री आहे.

पाणी-आधारित नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रीचे मुख्य बाईंडर म्हणून, सीएमसी उत्पादने देशांतर्गत आणि परदेशी बॅटरी उत्पादकांद्वारे मोठ्या प्रमाणावर वापरली जातात. बाईंडरची इष्टतम रक्कम तुलनेने मोठी बॅटरी क्षमता, दीर्घ सायकल आयुष्य आणि तुलनेने कमी अंतर्गत प्रतिकार मिळवू शकते.

CMC ची चार वैशिष्ट्ये आहेत:

प्रथम, CMC हे उत्पादन हायड्रोफिलिक आणि विरघळणारे, पाण्यात पूर्णपणे विरघळणारे, मुक्त तंतू आणि अशुद्धतेशिवाय बनवू शकते.

दुसरे, प्रतिस्थापनाची डिग्री एकसमान आहे आणि चिकटपणा स्थिर आहे, जो स्थिर चिकटपणा आणि चिकटपणा प्रदान करू शकतो.

तिसरे, कमी मेटल आयन सामग्रीसह उच्च-शुद्धता उत्पादने तयार करा.

चौथे, उत्पादनामध्ये एसबीआर लेटेक्स आणि इतर सामग्रीसह चांगली सुसंगतता आहे.

बॅटरीमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या CMC सोडियम कार्बोक्झिमेथिल सेल्युलोजने त्याचा वापर प्रभाव गुणात्मकरीत्या सुधारला आहे, आणि त्याच वेळी ते सध्याच्या वापराच्या प्रभावासह चांगले वापर कार्यप्रदर्शन प्रदान करते.

बॅटरीमध्ये सीएमसीची भूमिका

CMC हे सेल्युलोजचे कार्बोक्झिमिथाइलेटेड डेरिव्हेटिव्ह आहे, जे सामान्यतः कॉस्टिक अल्कली आणि मोनोक्लोरोएसेटिक ऍसिडसह नैसर्गिक सेल्युलोजवर प्रतिक्रिया देऊन तयार केले जाते आणि त्याचे आण्विक वजन हजारो ते लाखो पर्यंत असते.

CMC हे पांढरे ते हलके पिवळे पावडर, दाणेदार किंवा तंतुमय पदार्थ आहे, ज्यामध्ये मजबूत हायग्रोस्कोपीसिटी असते आणि ते पाण्यात सहज विरघळते. जेव्हा ते तटस्थ किंवा अल्कधर्मी असते, तेव्हा द्रावण उच्च-स्निग्धता द्रव असते. जर ते 80 डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त काळ गरम केले तर स्निग्धता कमी होईल आणि ते पाण्यात अघुलनशील होईल. 190-205°C ला गरम केल्यावर ते तपकिरी होते, आणि 235-248°C वर गरम केल्यावर ते कार्बोनाइज होते.

CMC मध्ये जलीय द्रावणात घट्ट करणे, बाँडिंग, वॉटर रिटेन्शन, इमल्सिफिकेशन आणि सस्पेन्शनची कार्ये असल्यामुळे ते सिरॅमिक्स, फूड, कॉस्मेटिक्स, प्रिंटिंग आणि डाईंग, पेपरमेकिंग, टेक्सटाईल, कोटिंग्स, ॲडेसिव्ह आणि औषध, उच्च- एंड सिरॅमिक्स आणि लिथियम बॅटरी फील्डमध्ये सुमारे 7% वाटा आहे, सामान्यतः "औद्योगिक मोनोसोडियम ग्लूटामेट" म्हणून ओळखले जाते.

विशेषतःCMCबॅटरी मध्ये, CMC ची कार्ये आहेत: नकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री आणि प्रवाहकीय एजंट पसरवणे; निगेटिव्ह इलेक्ट्रोड स्लरीवर घट्ट होणे आणि अँटी-सेडिमेंटेशन प्रभाव; सहाय्यक बंधन; इलेक्ट्रोडची प्रक्रिया कार्यप्रदर्शन स्थिर करणे आणि बॅटरी सायकल कार्यप्रदर्शन सुधारण्यास मदत करणे; खांबाच्या तुकड्याची सालाची ताकद सुधारणे इ.

CMC कामगिरी आणि निवड

इलेक्ट्रोड स्लरी बनवताना CMC जोडल्याने स्लरीची स्निग्धता वाढू शकते आणि स्लरी स्थिर होण्यापासून रोखू शकते. सीएमसी जलीय द्रावणात सोडियम आयन आणि आयनचे विघटन करेल आणि तापमान वाढीसह सीएमसी ग्लूची चिकटपणा कमी होईल, जी ओलावा शोषण्यास सुलभ आहे आणि त्याची लवचिकता कमी आहे.

नकारात्मक इलेक्ट्रोड ग्रेफाइटच्या फैलावमध्ये CMC खूप चांगली भूमिका बजावू शकते. जसजसे सीएमसीचे प्रमाण वाढते, तसतसे त्याचे विघटन उत्पादने ग्रेफाइट कणांच्या पृष्ठभागावर चिकटून राहतील आणि ग्रेफाइटचे कण इलेक्ट्रोस्टॅटिक शक्तीमुळे एकमेकांना मागे टाकतील, एक चांगला फैलाव प्रभाव प्राप्त करतील.

CMC चा स्पष्ट तोटा म्हणजे ते तुलनेने ठिसूळ आहे. सर्व सीएमसी बाईंडर म्हणून वापरल्यास, ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड खांबाच्या तुकड्याच्या दाबण्याच्या आणि कापण्याच्या प्रक्रियेदरम्यान कोसळेल, ज्यामुळे पावडरचे गंभीर नुकसान होईल. त्याच वेळी, इलेक्ट्रोड सामग्री आणि पीएच मूल्याच्या गुणोत्तरामुळे CMC मोठ्या प्रमाणावर प्रभावित होते आणि चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग दरम्यान इलेक्ट्रोड शीट क्रॅक होऊ शकते, ज्यामुळे बॅटरीच्या सुरक्षिततेवर थेट परिणाम होतो.

सुरुवातीला, नकारात्मक इलेक्ट्रोड ढवळण्यासाठी वापरले जाणारे बाईंडर पीव्हीडीएफ आणि इतर तेल-आधारित बाईंडर होते, परंतु पर्यावरण संरक्षण आणि इतर घटकांचा विचार करून, नकारात्मक इलेक्ट्रोडसाठी पाणी-आधारित बाईंडर वापरणे मुख्य प्रवाहात आले आहे.

परिपूर्ण बाईंडर अस्तित्वात नाही, भौतिक प्रक्रिया आणि इलेक्ट्रोकेमिकल आवश्यकता पूर्ण करणारे बाईंडर निवडण्याचा प्रयत्न करा. लिथियम बॅटरी तंत्रज्ञानाच्या विकासासह, तसेच खर्च आणि पर्यावरण संरक्षण समस्यांमुळे, पाणी-आधारित बाईंडर अखेरीस तेल-आधारित बाईंडरची जागा घेतील.

CMC दोन प्रमुख उत्पादन प्रक्रिया

वेगवेगळ्या इथरिफिकेशन माध्यमांनुसार, CMC चे औद्योगिक उत्पादन दोन श्रेणींमध्ये विभागले जाऊ शकते: पाणी-आधारित पद्धत आणि सॉल्व्हेंट-आधारित पद्धत. प्रतिक्रिया माध्यम म्हणून पाण्याचा वापर करण्याच्या पद्धतीला जल माध्यम पद्धत म्हणतात, जी अल्कधर्मी मध्यम आणि निम्न-श्रेणी सीएमसी तयार करण्यासाठी वापरली जाते. प्रतिक्रिया माध्यम म्हणून सेंद्रिय सॉल्व्हेंट वापरण्याच्या पद्धतीला सॉल्व्हेंट पद्धत म्हणतात, जी मध्यम आणि उच्च-दर्जाच्या CMC उत्पादनासाठी योग्य आहे. या दोन प्रतिक्रिया एक kneader मध्ये चालते, जे kneading प्रक्रियेशी संबंधित आहे आणि सध्या CMC निर्मितीची मुख्य पद्धत आहे.

पाणी मध्यम पद्धत: पूर्वीची औद्योगिक उत्पादन प्रक्रिया, ही पद्धत म्हणजे अल्कली सेल्युलोज आणि इथरिफिकेशन एजंटवर मुक्त अल्कली आणि पाण्याच्या परिस्थितीत प्रतिक्रिया देणे, ज्याचा वापर मध्यम आणि निम्न-दर्जाची CMC उत्पादने तयार करण्यासाठी केला जातो, जसे की डिटर्जंट आणि कापड आकाराचे एजंट प्रतीक्षा करा. . जल माध्यम पद्धतीचा फायदा असा आहे की उपकरणांची आवश्यकता तुलनेने सोपी आहे आणि खर्च कमी आहे; गैरसोय असा आहे की मोठ्या प्रमाणात द्रव माध्यमाच्या कमतरतेमुळे, प्रतिक्रियेद्वारे निर्माण होणारी उष्णता तापमान वाढवते आणि साइड प्रतिक्रियांचा वेग वाढवते, परिणामी कमी इथरिफिकेशन कार्यक्षमता आणि खराब उत्पादन गुणवत्ता.

सॉल्व्हेंट पद्धत; सेंद्रिय सॉल्व्हेंट पद्धत म्हणूनही ओळखली जाते, ती रिॲक्शन डायल्युएंटच्या प्रमाणानुसार मळण्याची पद्धत आणि स्लरी पद्धतीमध्ये विभागली जाते. त्याचे मुख्य वैशिष्ट्य असे आहे की क्षारीकरण आणि इथरिफिकेशन प्रतिक्रिया सेंद्रीय सॉल्व्हेंटच्या स्थितीत प्रतिक्रिया माध्यम (विद्युत) म्हणून केल्या जातात. पाणी पद्धतीच्या अभिक्रिया प्रक्रियेप्रमाणे, विद्रावक पद्धतीमध्ये क्षारीकरण आणि इथरिफिकेशनच्या दोन अवस्था असतात, परंतु या दोन टप्प्यांचे अभिक्रिया माध्यम वेगळे असते. सॉल्व्हेंट पद्धतीचा फायदा असा आहे की ते पाण्याच्या पद्धतीमध्ये अंतर्भूत अल्कली भिजवणे, दाबणे, चुरगळणे आणि वृद्ध होणे या प्रक्रिया वगळले जाते आणि क्षारीकरण आणि इथरिफिकेशन हे सर्व kneader मध्ये चालते; तोटा असा आहे की तापमान नियंत्रणक्षमता तुलनेने खराब आहे आणि जागेची आवश्यकता तुलनेने खराब आहे. , जास्त खर्च.