Penggunaan Pengikat CMC dalam Bateri

Sebagai pengikat utama bahan elektrod negatif berasaskan air, produk CMC digunakan secara meluas oleh pengeluar bateri domestik dan asing. Jumlah pengikat yang optimum boleh memperoleh kapasiti bateri yang agak besar, hayat kitaran yang panjang dan rintangan dalaman yang agak rendah.

Pengikat adalah salah satu bahan berfungsi tambahan yang penting dalam bateri litium-ion. Ia adalah sumber utama sifat mekanikal keseluruhan elektrod dan mempunyai kesan penting ke atas proses pengeluaran elektrod dan prestasi elektrokimia bateri. Pengikat itu sendiri tidak mempunyai kapasiti dan menduduki bahagian yang sangat kecil dalam bateri.

Sebagai tambahan kepada sifat pelekat pengikat am, bahan pengikat elektrod bateri lithium-ion juga perlu dapat menahan bengkak dan kakisan elektrolit, serta menahan kakisan elektrokimia semasa pengecasan dan pelepasan. Ia kekal stabil dalam julat voltan kerja, jadi tidak banyak bahan polimer yang boleh digunakan sebagai pengikat elektrod untuk bateri litium-ion.

Terdapat tiga jenis utama pengikat bateri litium-ion yang digunakan secara meluas pada masa ini: polyvinylidene fluoride (PVDF), emulsi getah stirena-butadiena (SBR) dan carboxymethyl cellulose (CMC). Selain itu, asid poliakrilik (PAA), pengikat berasaskan air dengan poliakrilonitril (PAN) dan poliakrilat sebagai komponen utama turut menduduki pasaran tertentu.

Empat ciri CMC tahap bateri

Oleh kerana keterlarutan air yang lemah bagi struktur asid karboksimetil selulosa, untuk mengaplikasikannya dengan lebih baik, CMC adalah bahan yang digunakan secara meluas dalam pengeluaran bateri.

Sebagai pengikat utama bahan elektrod negatif berasaskan air, produk CMC digunakan secara meluas oleh pengeluar bateri domestik dan asing. Jumlah pengikat yang optimum boleh memperoleh kapasiti bateri yang agak besar, hayat kitaran yang panjang dan rintangan dalaman yang agak rendah.

Empat ciri CMC ialah:

Pertama, CMC boleh menjadikan produk hidrofilik dan larut, larut sepenuhnya dalam air, tanpa gentian bebas dan kekotoran.

Kedua, tahap penggantian adalah seragam dan kelikatan stabil, yang boleh memberikan kelikatan dan lekatan yang stabil.

Ketiga, menghasilkan produk ketulenan tinggi dengan kandungan ion logam yang rendah.

Keempat, produk ini mempunyai keserasian yang baik dengan lateks SBR dan bahan lain.

Natrium karboksimetil selulosa CMC yang digunakan dalam bateri telah meningkatkan kesan penggunaannya secara kualitatif, dan pada masa yang sama memberikan prestasi penggunaan yang baik, dengan kesan penggunaan semasa.

Peranan CMC dalam bateri

CMC ialah derivatif karboksimetilasi selulosa, yang biasanya disediakan dengan bertindak balas selulosa semula jadi dengan alkali kaustik dan asid monokloroasettik, dan berat molekulnya berjulat dari ribuan hingga berjuta-juta.

CMC ialah serbuk putih hingga kuning muda, bahan berbutir atau berserabut, yang mempunyai higroskopisitas yang kuat dan mudah larut dalam air. Apabila ia neutral atau beralkali, penyelesaiannya adalah cecair kelikatan tinggi. Jika ia dipanaskan melebihi 80 ℃ untuk masa yang lama, kelikatan akan berkurangan dan ia tidak akan larut dalam air. Ia bertukar menjadi coklat apabila dipanaskan hingga 190-205°C, dan berkarbonat apabila dipanaskan hingga 235-248°C.

Kerana CMC mempunyai fungsi penebalan, ikatan, pengekalan air, pengemulsi dan penggantungan dalam larutan akueus, ia digunakan secara meluas dalam bidang seramik, makanan, kosmetik, percetakan dan pencelupan, pembuatan kertas, tekstil, salutan, pelekat dan perubatan, tinggi- seramik akhir dan bateri litium Medan menyumbang kira-kira 7%, biasanya dikenali sebagai "monosodium glutamat industri".

Secara khususCMCdalam bateri, fungsi CMC ialah: menyebarkan bahan aktif elektrod negatif dan agen konduktif; kesan penebalan dan anti-sedimentasi pada buburan elektrod negatif; membantu ikatan; menstabilkan prestasi pemprosesan elektrod dan membantu meningkatkan prestasi kitaran bateri; meningkatkan kekuatan kulit sekeping tiang, dsb.

Prestasi dan pemilihan CMC

Menambah CMC semasa membuat buburan elektrod boleh meningkatkan kelikatan buburan dan menghalang buburan daripada mendap. CMC akan menguraikan ion natrium dan anion dalam larutan akueus, dan kelikatan gam CMC akan berkurangan dengan peningkatan suhu, yang mudah menyerap lembapan dan mempunyai keanjalan yang lemah.

CMC boleh memainkan peranan yang sangat baik dalam penyebaran grafit elektrod negatif. Apabila jumlah CMC meningkat, produk penguraiannya akan melekat pada permukaan zarah grafit, dan zarah grafit akan menolak satu sama lain disebabkan oleh daya elektrostatik, mencapai kesan penyebaran yang baik.

Kelemahan jelas CMC ialah ia agak rapuh. Jika semua CMC digunakan sebagai pengikat, elektrod negatif grafit akan runtuh semasa proses menekan dan memotong kepingan tiang, yang akan menyebabkan kehilangan serbuk yang serius. Pada masa yang sama, CMC sangat dipengaruhi oleh nisbah bahan elektrod dan nilai pH, dan kepingan elektrod mungkin retak semasa mengecas dan menunaikan, yang secara langsung menjejaskan keselamatan bateri.

Pada mulanya, pengikat yang digunakan untuk mengacau elektrod negatif ialah PVDF dan pengikat berasaskan minyak lain, tetapi memandangkan perlindungan alam sekitar dan faktor lain, ia telah menjadi arus perdana untuk menggunakan pengikat berasaskan air untuk elektrod negatif.

Pengikat yang sempurna tidak wujud, cuba pilih pengikat yang memenuhi keperluan pemprosesan fizikal dan elektrokimia. Dengan pembangunan teknologi bateri litium, serta isu kos dan perlindungan alam sekitar, pengikat berasaskan air akhirnya akan menggantikan pengikat berasaskan minyak.

CMC dua proses pembuatan utama

Menurut media etherifikasi yang berbeza, pengeluaran perindustrian CMC boleh dibahagikan kepada dua kategori: kaedah berasaskan air dan kaedah berasaskan pelarut. Kaedah menggunakan air sebagai medium tindak balas dipanggil kaedah medium air, yang digunakan untuk menghasilkan medium alkali dan CMC gred rendah. Kaedah menggunakan pelarut organik sebagai medium tindak balas dipanggil kaedah pelarut, yang sesuai untuk pengeluaran CMC gred sederhana dan tinggi. Kedua-dua tindak balas ini dijalankan dalam penguli, yang tergolong dalam proses menguli dan kini merupakan kaedah utama untuk menghasilkan CMC.

Kaedah sederhana air: proses pengeluaran perindustrian yang lebih awal, kaedahnya adalah untuk bertindak balas selulosa alkali dan agen pengeteran di bawah syarat alkali dan air bebas, yang digunakan untuk menyediakan produk CMC gred sederhana dan rendah, seperti detergen dan ejen saiz tekstil Tunggu. . Kelebihan kaedah medium air ialah keperluan peralatan agak mudah dan kosnya rendah; kelemahannya ialah kerana kekurangan medium cecair yang banyak, haba yang dihasilkan oleh tindak balas meningkatkan suhu dan mempercepatkan kelajuan tindak balas sampingan, mengakibatkan kecekapan pengeteran yang rendah dan kualiti produk yang rendah.

Kaedah pelarut; juga dikenali sebagai kaedah pelarut organik, ia dibahagikan kepada kaedah menguli dan kaedah buburan mengikut jumlah pelarut tindak balas. Ciri utamanya ialah tindak balas pengalkalian dan pengeteran dijalankan di bawah keadaan pelarut organik sebagai medium tindak balas (pencair). Seperti proses tindak balas kaedah air, kaedah pelarut juga terdiri daripada dua peringkat pengalkalian dan eterifikasi, tetapi medium tindak balas kedua-dua peringkat ini adalah berbeza. Kelebihan kaedah pelarut ialah ia mengetepikan proses rendaman alkali, menekan, menghancurkan, dan penuaan yang wujud dalam kaedah air, dan pengalkalian dan pengeteran semuanya dijalankan di dalam uli; kelemahannya ialah kebolehkawalan suhu agak lemah, dan keperluan ruang agak lemah. , kos yang lebih tinggi.