CMC juża fl-Industrija tal-Batterija

X'inhu sodium carboxymethyl cellulose?

Sodium Carboxymethyl cellulose, (imsejħa wkoll: Carboxymethyl cellulose melħ tas-sodju, Carboxymethyl cellulose, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose) hija l-aktar tipi ta 'fibra użati fid-dinja, dożaġġ ta' massimu.

Cmc-na huwa derivat taċ-ċelluloża bi grad ta 'polimerizzazzjoni ta' 100 ~ 2000 u piż molekulari ta '242.16. Trab abjad fibruż jew granulari. Bla riħa, bla togħma, bla togħma, igroskopiku, li ma jinħallx f'solventi organiċi. Dan id-dokument prinċipalment biex tifhem l-applikazzjoni taċ-ċelluloża tal-karbossimetil tas-sodju fid-dettalji tal-batterija tal-jone tal-litju.

Progress fl-applikazzjoni tas-Sodium carboxymethyl cellulose CMCf'batteriji tal-jone tal-litju

Fil-preżent, il-fluworidu tal-polyvinylidene [pVDF, (CH: A CF:)] huwa użat ħafna bħala binder fil-produzzjoni ta 'batteriji tal-jone tal-litju. . PVDF huwa mhux biss għali, jeħtieġ ukoll li tuża fil-proċess ta 'applikazzjoni ta' splussivi, faċli għall-ambjent ta 'solventi organiċi, bħal N metil li l-alkane ketone (NMp) u rekwiżiti ta' umdità ta 'l-arja għall-proċess ta' produzzjoni strettament, ukoll faċilment b'inkorporat tal-litju tal-metall, reazzjoni sekondarja tal-grafita tal-litju, speċjalment fil-kundizzjoni ta 'temperatura għolja, riskju spontanju ta' runaway termali. Sodium carboxymethyl cellulose (CMC), binder li jinħall fl-ilma, tintuża bħala sostitut ta 'pVDF għal materjali ta' elettrodi, li jistgħu jevitaw l-użu ta 'NMp, inaqqsu l-ispejjeż u jnaqqsu t-tniġġis ambjentali. Fl-istess ħin, il-proċess ta 'produzzjoni ma jeħtieġx umdità ambjentali, iżda wkoll jista' jtejjeb il-kapaċità tal-batterija, itawwal il-ħajja taċ-ċiklu. F'dan id-dokument, ir-rwol tas-CMC fil-prestazzjoni tal-batterija tal-jone tal-litju ġie rivedut, u l-mekkaniżmu ta 'CMC li jtejjeb il-prestazzjoni tal-batterija ġie miġbur fil-qosor mill-aspetti tal-istabbiltà termali, il-konduttività elettrika u l-karatteristiċi elettrokimiċi.

1. Struttura u prestazzjoni tas-CMC

1) Struttura CMC

CMC ġeneralment huwa kklassifikat bi grad differenti ta 'sostituzzjoni (Ds), u l-morfoloġija u l-prestazzjoni tal-prodott huma affettwati ħafna minn Ds. LXie et al. studja IS-CMC ma 'Ds ta' pari H differenti ta 'Na. Ir-riżultati tal-analiżi SEM wrew li CMC-Li-1 (Ds = 1.00) ippreżenta struttura granulari, u CMC-Li-2 (Ds = 0.62) ippreżenta struttura lineari. Ir-riċerka ta 'M. E et al wriet li CMC. Gomma ta 'styrene butadiene (SBR) tista' tinibixxi l-agglomerazzjoni ta 'Li: O u tistabbilizza l-istruttura ta' l-interface, li hija ta 'benefiċċju għall-prestazzjoni elettrokimika.

2) Prestazzjoni CMC

2.1)Stabbiltà termali

Zj Han et al. studja l-istabbiltà termali ta 'legaturi differenti. It-temperatura kritika tal-pVDF hija ta 'madwar 4500C. Meta tilħaq 500 ℃, isseħħ dekompożizzjoni rapida u l-massa titnaqqas b'madwar 70%. Meta t-temperatura laħqet 600℃, il-massa kompliet tnaqqas b'70%. Meta t-temperatura laħqet 300oC, il-massa ta 'CMC-Li tnaqqset b'70%. Meta t-temperatura laħqet 400 ℃, il-massa ta 'CMC-Li tnaqqset b'10%. CMCLi huwa dekompost aktar faċilment minn pVDF fl-aħħar tal-ħajja tal-batterija.

2.2)Il-konduttività elettrika

S. Chou et al. Ir-riżultati tat-test ta ' wrew li r-reżistività ta' CMCLI-1, CMC-Li-2 u pVDF kienu 0.3154 Mn · m u 0.2634 Mn, rispettivament. M u 20.0365 Mn · m, li jindika li r-reżistività ta 'pVDF hija ogħla minn dik ta' CMCLi, il-konduttività ta 'CMC-LI hija aħjar minn dik ta' pVDF, u l-konduttività ta 'CMCLI.1 hija aktar baxxa minn dik ta' CMCLI.2.

2.3)Prestazzjoni elettrokimika

FM Courtel et al. studja l-kurvi ċikliċi tal-voltametrija tal-elettrodi bbażati fuq il-poly-sulfonate (AQ) meta ntużaw binderswere differenti. Binders differenti għandhom reazzjonijiet ta 'ossidazzjoni u tnaqqis differenti, għalhekk il-potenzjal massimu huwa differenti. Fost dawn, il-potenzjal ta 'ossidazzjoni ta' CMCLi huwa 2.15V, u l-potenzjal ta 'tnaqqis huwa 2.55V. Il-potenzjal ta 'ossidazzjoni u l-potenzjal ta' tnaqqis ta 'pVDF kienu 2.605 V u 1.950 V rispettivament. Meta mqabbel mal-kurvi tal-voltammetrija ċikliċi taż-żewġ darbiet ta 'qabel, il-quċċata tad-differenza potenzjali tal-quċċata tat-tnaqqis tal-ossidazzjoni meta ntuża binder CMCLi kienet iżgħar minn dik meta ntuża pVDF, li jindika li r-reazzjoni kienet inqas imfixkla u binder CMCLi kien aktar li jwassal għal l-okkorrenza tar-reazzjoni ta 'ossidazzjoni-tnaqqis.

2. Effett ta 'applikazzjoni u mekkaniżmu ta' CMC

1) Effett ta 'applikazzjoni

Pj Suo et al. studja l-prestazzjoni elettrokimika ta 'materjali komposti Si/C meta pVDF u CMC intużaw bħala ligaturi, u sabet li l-batterija li tuża CMC kellha kapaċità speċifika riversibbli ta' 700mAh/g għall-ewwel darba u xorta kellha 597mAh/g wara 4O ċikli, li kien superjuri għall-batterija bl-użu ta 'pVDF. Jh Lee et al. studja l-influwenza ta 'Ds ta' CMC fuq l-istabbiltà tas-sospensjoni tal-grafita u emmen li l-kwalità likwida tas-sospensjoni kienet determinata minn Ds. F'DS baxx, CMC għandu proprjetajiet idrofobiċi qawwija, u jista 'jżid ir-reazzjoni mal-wiċċ tal-grafita meta l-ilma jintuża bħala midja. CMC għandu wkoll vantaġġi fiż-żamma tal-istabbiltà tal-proprjetajiet ċikliċi tas-silikon - materjali tal-anodi tal-liga tal-landa. L-elettrodi NiO ġew ippreparati b'konċentrazzjonijiet differenti (0.1mouL, 0.3mol/L u 0.5mol/L) CMC u pVDF binder, u ċċarġjati u skarikati f'1.5-3.5V b'kurrent ta '0.1c. Matul l-ewwel ċiklu, il-kapaċità taċ-ċellula tal-legatura pVDF kienet ogħla minn dik taċ-ċellula tal-legatura CMC. Meta n-numru ta 'ċikli jilħaq lO, il-kapaċità ta' skarigu tal-binder pVDF tonqos ovvjament. Wara ċikli 4JD, il-kapaċitajiet ta 'skariku speċifiċi ta' 0.1movL, 0.3MOUL u 0.5MovLPVDF binders naqsu għal 250mAh / g, 157mAtv 'g u 102mAh / g, rispettivament: Il-kapaċitajiet speċifiċi ta 'kwittanza ta' batteriji b'0.1 moL / L, / L0.3 moL / L, 0.3 u 0.5 moL/LCMC binder kienu miżmuma f'698mAh/g, 555mAh/g u 550mAh/g, rispettivament.

CMC binder huwa użat fuq LiTI0. : u nanopartiċelli SnO2 fil-produzzjoni industrijali. Bl-użu ta 'CMC bħala binder, LiFepO4 u Li4TI50l2 bħala materjali attivi pożittivi u negattivi, rispettivament, u bl-użu ta' pYR14FS1 bħala elettrolit ritardant tal-fjammi, il-batterija ġiet ċiklata 150 darba f'kurrent ta '0.1c f'1.5v ~ 3.5V f'temperatura, u l-pożittiv speċifiku. capacitance inżammet f'140mAh/g. Fost diversi melħ tal-metall f'CMC, CMCLi jintroduċi joni oħra tal-metall, li jistgħu jinibixxu "reazzjoni ta 'skambju (vii)" fl-elettrolit matul iċ-ċirkolazzjoni.

2) Mekkaniżmu ta 'titjib tal-prestazzjoni

CMC Li binder jista 'jtejjeb il-prestazzjoni elettrokimika tal-elettrodu bażi AQ fil-batterija tal-litju. M. E et al. -4 wettaq studju preliminari dwar il-mekkaniżmu u ppropona mudell tad-distribuzzjoni ta 'CMC-Li fl-elettrodu AQ. Il-prestazzjoni tajba ta 'CMCLi ġejja mill-effett ta' twaħħil qawwi ta 'bonds tal-idroġenu prodotti minn OH, li jikkontribwixxi għall-formazzjoni effiċjenti ta' strutturi tal-malji. Is-CMC-Li idrofiliku mhux se jinħall fl-elettrolit organiku, għalhekk għandu stabbiltà tajba fil-batterija, u għandu adeżjoni qawwija mal-istruttura tal-elettrodu, li jagħmel il-batterija tkun stabbiltà tajba. Cmc-li binder għandu konduttività tajba ta 'Li minħabba li hemm numru kbir ta' gruppi funzjonali fuq il-katina molekulari ta 'CMC-Li. Matul il-ħruġ, hemm żewġ sorsi ta 'sustanzi effettivi li jaġixxu ma' Li: (1) Li fl-elettrolit; (2) Li fuq il-katina molekulari ta 'CMC-Li ħdejn iċ-ċentru effettiv tas-sustanza attiva.

Ir-reazzjoni tal-grupp hydroxyl u l-grupp hydroxyl fil-binder carboxymethyl CMC-Li se jiffurmaw rabta kovalenti; Taħt l-azzjoni tal-forza tal-kamp elettriku, U jista 'jittrasferixxi fuq il-katina molekulari jew katina molekulari maġenb, jiġifieri, l-istruttura tal-katina molekulari ma ssirx ħsara; Eventwalment, Lj se jingħaqad mal-partiċella AQ. Dan jindika li l-applikazzjoni ta 'CMCLi mhux biss ittejjeb l-effiċjenza tat-trasferiment ta' Li, iżda ttejjeb ukoll ir-rata ta 'utilizzazzjoni ta' AQ. Iktar ma jkun għoli l-kontenut ta 'ch: COOLi u 10Li fil-katina molekulari, it-trasferiment tal-Li aktar faċli. M. Arrmand et al. jemmen li komposti organiċi ta '-COOH jew OH jistgħu jirreaġixxu ma' 1 Li rispettivament u jipproduċu 1 C00Li jew 1 0Li f'potenzjal baxx. Sabiex jiġi esplorat aktar il-mekkaniżmu tal-binder CMCLi fl-elettrodu, CMC-Li-1 intuża bħala materjal attiv u nkisbu konklużjonijiet simili. Li jirreaġixxi ma’ cH wieħed, COOH u 0H wieħed minn CMC Li u jiġġenera cH: COOLi u 0 “wieħed rispettivament, kif muri fl-ekwazzjonijiet (1) u (2)

Hekk kif in-numru ta 'chH, COOLi, u OLi jiżdied, THE DS ta' CMC-Li jiżdied. Dan juri li s-saff organiku magħmul prinċipalment minn binder tal-wiċċ tal-partiċelli AQ isir aktar stabbli u aktar faċli biex jittrasferixxi Li. CMCLi huwa polimeru konduttiv li jipprovdi rotta tat-trasport biex Li jilħaq il-wiċċ tal-partiċelli AQ. Il-legaturi CMCLi għandhom konduttività elettronika u jonika tajba, li tirriżulta f'prestazzjoni elettrokimika tajba u ħajja ta 'ċiklu twil ta' elettrodi CMCLi. JS Bridel et al. ipprepara l-anodu tal-batterija tal-jone tal-litju bl-użu ta 'materjali komposti tas-silikon/karbonju/polimeru b'legaturi differenti biex tistudja l-influwenza tal-interazzjoni bejn is-silikon u l-polimeru fuq il-prestazzjoni ġenerali tal-batterija, u sabet li CMC kellu l-aħjar prestazzjoni meta użat bħala binder. Hemm rabta qawwija ta 'l-idroġenu bejn is-silikon u CMC, li għandha kapaċità ta' fejqan waħedha u tista 'taġġusta l-istress dejjem jiżdied tal-materjal matul il-proċess taċ-ċikliżmu biex iżżomm l-istabbiltà tal-istruttura tal-materjal. B'CMC bħala binder, il-kapaċità tal-anodu tas-silikon tista 'tinżamm 'il fuq minn 1000mAh/g f'mill-inqas 100 ċiklu, u l-effiċjenza tal-coulomb hija qrib 99.9%.

3, konklużjoni

Bħala binder, materjal CMC jista 'jintuża f'tipi differenti ta' materjali ta 'elettrodu bħal grafita naturali, mikrosferi tal-karbonju meso-phase (MCMB), titanat tal-litju, materjal ta' anodu bbażat fuq silikon ibbażat fuq il-landa u materjal ta 'anodu tal-fosfat tal-ħadid tal-litju, li jista' jtejjeb il-batterija kapaċità, stabbiltà taċ-ċiklu u ħajja taċ-ċiklu meta mqabbla mal-pYDF. Huwa ta 'benefiċċju għall-istabbiltà termali, il-konduttività elettrika u l-proprjetajiet elettrokimiċi tal-materjali CMC. Hemm żewġ mekkaniżmi ewlenin għal CMC biex ittejjeb il-prestazzjoni tal-batteriji tal-jone tal-litju:

(1) Il-prestazzjoni ta 'twaħħil stabbli ta' CMC toħloq prerekwiżit meħtieġ biex tinkiseb prestazzjoni stabbli tal-batterija;

(2) CMC għandu konduttività tajba ta 'elettroni u jone u jista' jippromwovi t-trasferiment tal-Li