CMC ब्याट्री उद्योगमा प्रयोग गर्दछ

सोडियम carboxymethyl सेल्युलोज के हो??

सोडियम कार्बोक्सीमेथाइल सेल्युलोज, (यसलाई पनि भनिन्छ: कार्बोक्सिमेथिल सेलुलोज सोडियम नुन, कार्बोक्सिमेथिल सेलुलोज, सीएमसी, कार्बोक्सिमेथिल, सेल्युलोज सोडियम, सोडियमसाल्टोफकाबक्सीमेथाइल सेल्युलोज) विश्वको सबैभन्दा व्यापक रूपमा प्रयोग हुने फाइबरको प्रकार हो, अधिकतम मात्रा।

Cmc-na 100 ~ 2000 को पोलिमराइजेशन डिग्री र 242.16 को आणविक वजनको साथ सेल्युलोज व्युत्पन्न हो। सेतो रेशेदार वा दानेदार पाउडर। गन्धहीन, स्वादहीन, स्वादहीन, हाइग्रोस्कोपिक, अर्गानिक विलायकहरूमा अघुलनशील। यो पेपर मुख्यतया लिथियम आयन ब्याट्री विवरण मा सोडियम carboxymethyl सेलुलोज को आवेदन बुझ्न को लागी।

सोडियम carboxymethyl सेल्युलोज को आवेदन मा प्रगति CMCलिथियम आयन ब्याट्रीहरूमा

हाल, लिथियम आयन ब्याट्रीको उत्पादनमा बाइन्डरको रूपमा पोलिभिनिलिडेन फ्लोराइड [pVDF, (CH: A CF:)] व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ। । PVDF महँगो मात्र होइन, विस्फोटकको प्रयोगको प्रक्रियामा पनि प्रयोग गर्न आवश्यक छ, जैविक विलायकहरूको वातावरणमा अनुकूल, जस्तै एन मिथाइल जुन अल्केन केटोन (NMp) र उत्पादन प्रक्रियाको लागि हावाको आर्द्रता आवश्यकताहरू कडाइका साथ, सजिलैसँग एम्बेडेडसँग। धातु लिथियम, लिथियम ग्रेफाइट माध्यमिक प्रतिक्रिया, विशेष गरी उच्च तापमान को अवस्थामा, थर्मल भाग्ने को एक सहज जोखिम। सोडियम कार्बोक्सिमेथिल सेलुलोज (CMC), पानीमा घुलनशील बाइन्डर, इलेक्ट्रोड सामग्रीको लागि pVDF को विकल्पको रूपमा प्रयोग गरिन्छ, जसले NMp को प्रयोगबाट बच्न, लागत घटाउन र वातावरणीय प्रदूषण कम गर्न सक्छ। एकै समयमा, उत्पादन प्रक्रियालाई वातावरणीय आर्द्रताको आवश्यकता पर्दैन, तर ब्याट्रीको क्षमतालाई पनि सुधार गर्न सक्छ, चक्रको जीवन लम्ब्याउन सक्छ। यस पेपरमा, लिथियम आयन ब्याट्रीको प्रदर्शनमा सीएमसीको भूमिका समीक्षा गरिएको थियो, र सीएमसीले ब्याट्रीको प्रदर्शन सुधार गर्ने संयन्त्रलाई थर्मल स्थिरता, विद्युतीय चालकता र इलेक्ट्रोकेमिकल विशेषताहरूको पक्षबाट संक्षेप गरिएको थियो।

1. CMC को संरचना र कार्यसम्पादन

1) CMC संरचना

CMC लाई सामान्यतया प्रतिस्थापन (Ds) को विभिन्न डिग्री द्वारा वर्गीकृत गरिन्छ, र उत्पादन आकार विज्ञान र प्रदर्शन Ds द्वारा धेरै प्रभावित हुन्छ। LXie et al। Na को विभिन्न H जोडीहरूको Ds सँग CMC अध्ययन गरे। SEM विश्लेषण परिणामहरूले देखाए कि CMC-Li-1 (Ds = 1.00) ले दानेदार संरचना प्रस्तुत गर्‍यो, र CMC-Li-2 (Ds = 0.62) ले रैखिक संरचना प्रस्तुत गर्‍यो। M. E et al को अनुसन्धानले प्रमाणित गर्यो कि CMC। Styrene butadiene रबर (SBR) ले Li: O को समूहीकरणलाई रोक्न सक्छ र इन्टरफेस संरचनालाई स्थिर गर्न सक्छ, जुन इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शनको लागि लाभदायक छ।

2) CMC प्रदर्शन

२.१)थर्मल स्थिरता

Zj हान एट अल। विभिन्न बाइन्डरहरूको थर्मल स्थिरता अध्ययन गरियो। pVDF को महत्वपूर्ण तापमान लगभग 4500C हो। 500 ℃ मा पुग्दा, द्रुत विघटन हुन्छ र द्रव्यमान लगभग 70% ले कम हुन्छ। जब तापमान 600 ℃ पुग्यो, मास थप 70% ले घट्यो। जब तापमान 300oC पुग्यो, CMC-Li को द्रव्यमान 70% ले घट्यो। जब तापमान 400 ℃ पुग्यो, CMC-Li को द्रव्यमान 10% ले घट्यो। CMCLi ब्याट्री जीवनको अन्त्यमा pVDF भन्दा धेरै सजिलै विघटित हुन्छ।

२.२)विद्युत चालकता

S. Chou et al। को परीक्षण परिणामहरूले CMCLI-1, CMC-Li-2 र pVDF को प्रतिरोधात्मकता क्रमशः 0.3154 Mn·m र 0.2634 Mn रहेको देखाएको छ। M र 20.0365 Mn·m, pVDF को प्रतिरोधात्मकता CMCLi भन्दा उच्च छ, CMC-LI को चालकता pVDF को भन्दा राम्रो छ, र CMCLI.1 को चालकता CMCLI.2 भन्दा कम छ भनेर संकेत गर्दछ।

२.३)इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन

एफएम कोर्टेल एट अल। पाली-सल्फोनेट (AQ) आधारित इलेक्ट्रोडहरूको चक्रीय भोल्टामेट्री कर्भहरू अध्ययन गरे जब विभिन्न बाइन्डरहरू प्रयोग गरिन्थ्यो। बिभिन्न बाइन्डरहरूमा फरक ओक्सीकरण र घटाउने प्रतिक्रियाहरू हुन्छन्, त्यसैले शिखर सम्भाव्यता फरक हुन्छ। ती मध्ये, CMCLi को अक्सीकरण क्षमता 2.15V छ, र घटाउने क्षमता 2.55V छ। pVDF को अक्सीकरण क्षमता र घटाउने क्षमता क्रमशः 2.605 V र 1.950 V थियो। अघिल्लो दुई पटकको चक्रीय भोल्टामेट्री वक्रहरूसँग तुलना गर्दा, CMCLi बाइन्डर प्रयोग गर्दा अक्सिडेशन-घटाउने शिखरको शिखर सम्भावित भिन्नता pVDF प्रयोग गरिएको भन्दा सानो थियो, प्रतिक्रिया कम बाधा भएको र CMCLi बाइन्डर अधिक अनुकूल थियो भनेर संकेत गर्दछ। ओक्सीकरण-घटना प्रतिक्रिया को घटना।

2. CMC को आवेदन प्रभाव र संयन्त्र

1) आवेदन प्रभाव

Pj Suo et al। जब pVDF र CMC बाइन्डरको रूपमा प्रयोग गरिन्थ्यो, Si/C कम्पोजिट सामग्रीको इलेक्ट्रोकेमिकल कार्यसम्पादनको अध्ययन गर्‍यो, र पत्ता लगायो कि CMC प्रयोग गर्ने ब्याट्रीको पहिलो पटक 700mAh/g को उल्टाउन सकिने विशिष्ट क्षमता थियो र 4O चक्र पछि पनि 597mAh/g थियो, जुन pVDF प्रयोग गरेर ब्याट्री भन्दा उच्च थियो। Jh Lee et al। ग्रेफाइट निलम्बन को स्थिरता मा CMC को Ds को प्रभाव को अध्ययन गर्यो र विश्वास गर्यो कि निलम्बन को तरल गुणस्तर Ds द्वारा निर्धारण गरिएको थियो। कम DS मा, CMC सँग बलियो हाइड्रोफोबिक गुणहरू छन्, र पानीलाई मिडियाको रूपमा प्रयोग गर्दा ग्रेफाइट सतहसँग प्रतिक्रिया बढाउन सक्छ। सिलिकन - टिन मिश्र धातु एनोड सामग्रीको चक्रीय गुणहरूको स्थिरता कायम राख्न CMC सँग पनि फाइदाहरू छन्। NiO इलेक्ट्रोडहरू विभिन्न सांद्रता (0.1mouL, 0.3mol/L र 0.5mol/L) CMC र pVDF बाइन्डरका साथ तयार गरिएका थिए, र 0.1c को करेन्टको साथ 1.5-3.5V मा चार्ज र डिस्चार्ज गरियो। पहिलो चक्रको समयमा, pVDF बाइन्डर सेलको क्षमता CMC बाइंडर सेलको भन्दा बढी थियो। जब चक्रको संख्या lO पुग्छ, pVDF बाइन्डरको डिस्चार्ज क्षमता स्पष्ट रूपमा घट्छ। 4JD चक्र पछि, 0.1movL, 0.3MOUL र 0.5MovLPVDF बाइन्डरहरूको विशिष्ट डिस्चार्ज क्षमता क्रमशः 250mAh/g, 157mAtv 'g र 102mAh/g मा घट्यो: 0.3 moL/L0, moL/L 0.3 सँग ब्याट्रीहरूको डिस्चार्ज विशिष्ट क्षमता। र ०.५ moL/LCMC बाइन्डरलाई क्रमशः 698mAh/g, 555mAh/g र 550mAh/g मा राखिएको थियो।

CMC बाइंडर LiTI0 मा प्रयोग गरिन्छ। : र औद्योगिक उत्पादनमा SnO2 न्यानो कणहरू। CMC लाई बाइन्डरको रूपमा प्रयोग गर्दै, LiFepO4 र Li4TI50l2 लाई क्रमशः सकारात्मक र नकारात्मक सक्रिय सामग्रीको रूपमा, र pYR14FS1 लाई फ्लेम रिटार्डन्ट इलेक्ट्रोलाइटको रूपमा प्रयोग गर्दै, ब्याट्रीलाई 1.5v ~ 3.5V तापक्रममा 0.1c को वर्तमानमा 150 पटक साइकल गरिएको थियो, र सकारात्मक विशिष्ट क्षमता 140mAh/g मा राखिएको थियो। CMC मा विभिन्न धातु लवणहरू मध्ये, CMCLi ले अन्य धातु आयनहरू परिचय गर्दछ, जसले परिसंचरणको समयमा इलेक्ट्रोलाइटमा "विनिमय प्रतिक्रिया (vii)" लाई रोक्न सक्छ।

2) कार्यसम्पादन सुधारको संयन्त्र

सीएमसी ली बाइन्डरले लिथियम ब्याट्रीमा AQ आधार इलेक्ट्रोडको इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन सुधार गर्न सक्छ। M. E et al। -4 ले मेकानिजममा प्रारम्भिक अध्ययन सञ्चालन गर्यो र AQ इलेक्ट्रोडमा CMC-Li को वितरणको मोडेल प्रस्ताव गर्यो। CMCLi को राम्रो प्रदर्शन OH द्वारा उत्पादित हाइड्रोजन बन्डको बलियो बन्धन प्रभावबाट आउँछ, जसले जाल संरचनाहरूको कुशल गठनमा योगदान गर्दछ। हाइड्रोफिलिक CMC-Li कार्बनिक इलेक्ट्रोलाइटमा भंग हुने छैन, त्यसैले यसको ब्याट्रीमा राम्रो स्थिरता छ, र इलेक्ट्रोड संरचनामा बलियो आसंजन छ, जसले ब्याट्रीलाई राम्रो स्थिरता दिन्छ। Cmc-li बाईन्डरसँग राम्रो Li चालकता छ किनभने त्यहाँ CMC-Li को आणविक श्रृंखलामा कार्यात्मक समूहहरूको ठूलो संख्या छ। डिस्चार्जको समयमा, लीसँग काम गर्ने प्रभावकारी पदार्थहरूको दुई स्रोतहरू छन्: (१) इलेक्ट्रोलाइटमा ली; (2) सक्रिय पदार्थको प्रभावकारी केन्द्र नजिकै CMC-Li को आणविक श्रृंखलामा Li।

Carboxymethyl CMC-Li बाईन्डरमा हाइड्रोक्सिल समूह र हाइड्रोक्सिल समूहको प्रतिक्रियाले सहसंयोजक बन्धन बनाउँछ; बिजुली क्षेत्र बल को कार्य अन्तर्गत, U आणविक चेन वा छेउछाउको आणविक चेन मा स्थानान्तरण गर्न सक्नुहुन्छ, त्यो हो, आणविक श्रृंखला संरचना क्षति हुनेछैन; अन्ततः, Lj AQ कणमा बन्धन हुनेछ। यसले संकेत गर्छ कि CMCLi को आवेदनले Li को स्थानान्तरण दक्षता मात्र सुधार गर्दैन, तर AQ को उपयोग दरमा पनि सुधार गर्छ। आणविक श्रृङ्खलामा cH: COOLi र 10Li को सामग्री जति उच्च हुन्छ, Li ट्रान्सफर सजिलो हुन्छ। M. Arrmand et al। -COOH वा OH को जैविक यौगिकहरूले क्रमशः 1 Li सँग प्रतिक्रिया गर्न सक्छन् र कम क्षमतामा 1 C00Li वा 1 0Li उत्पादन गर्न सक्छन् भन्ने विश्वास थियो। इलेक्ट्रोडमा CMCLi बाइन्डरको संयन्त्रलाई थप अन्वेषण गर्न, CMC-Li-1 लाई सक्रिय सामग्रीको रूपमा प्रयोग गरिएको थियो र समान निष्कर्षहरू प्राप्त गरियो। Li ले CMC Li बाट एक cH, COOH र एक 0H सँग प्रतिक्रिया गर्छ र cH उत्पन्न गर्छ: COOLi र एक 0 "क्रमशः, समीकरण (1) र (2) मा देखाइएको छ।

cH, COOLi र OLi को संख्या बढ्दै जाँदा CMC-Li को DS बढ्छ। यसले देखाउँछ कि मुख्यतया AQ कण सतह बाइन्डरबाट बनेको जैविक तह अधिक स्थिर र Li स्थानान्तरण गर्न सजिलो हुन्छ। CMCLi एक प्रवाहकीय बहुलक हो जसले Li लाई AQ कणहरूको सतहमा पुग्नको लागि यातायात मार्ग प्रदान गर्दछ। CMCLi बाइन्डरहरूसँग राम्रो इलेक्ट्रोनिक र आयनिक चालकता छ, जसले राम्रो इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन र CMCLi इलेक्ट्रोडको लामो चक्र जीवनमा परिणाम दिन्छ। JS Bridel et al। ब्याट्रीको समग्र कार्यसम्पादनमा सिलिकन र पोलिमर बीचको अन्तरक्रियाको प्रभाव अध्ययन गर्न विभिन्न बाइन्डरहरूसँग सिलिकन/कार्बन/पोलिमर कम्पोजिट सामग्रीहरू प्रयोग गरेर लिथियम आयन ब्याट्रीको एनोड तयार गर्‍यो, र बाइन्डरको रूपमा प्रयोग गर्दा सीएमसीले उत्कृष्ट प्रदर्शन गरेको फेला पार्यो। त्यहाँ सिलिकन र CMC बीच एक बलियो हाइड्रोजन बन्धन छ, जसमा आत्म-निको पार्ने क्षमता छ र भौतिक संरचनाको स्थिरता कायम राख्न साइकल प्रक्रियाको क्रममा सामग्रीको बढ्दो तनावलाई समायोजन गर्न सक्छ। CMC को बाइन्डरको रूपमा, सिलिकन एनोडको क्षमता कम्तिमा 100 चक्रहरूमा 1000mAh/g भन्दा माथि राख्न सकिन्छ, र कूलम्ब दक्षता 99.9% को नजिक छ।

3, निष्कर्ष

बाइन्डरको रूपमा, सीएमसी सामग्री विभिन्न प्रकारका इलेक्ट्रोड सामग्रीहरू जस्तै प्राकृतिक ग्रेफाइट, मेसो-फेज कार्बन माइक्रोस्फियर्स (MCMB), लिथियम टाइटनेट, टिन आधारित सिलिकन आधारित एनोड सामग्री र लिथियम आइरन फस्फेट एनोड सामग्रीमा प्रयोग गर्न सकिन्छ, जसले ब्याट्री सुधार गर्न सक्छ। क्षमता, चक्र स्थिरता र चक्र जीवन pYDF को तुलनामा। यो थर्मल स्थिरता, विद्युत चालकता र CMC सामग्री को इलेक्ट्रोकेमिकल गुण को लागी लाभदायक छ। लिथियम आयन ब्याट्रीहरूको कार्यसम्पादन सुधार गर्न CMC को लागि दुई मुख्य संयन्त्रहरू छन्:

(१) सीएमसीको स्थिर बन्धन कार्यसम्पादनले ब्याट्रीको स्थिर कार्यसम्पादन प्राप्त गर्नको लागि आवश्यक पूर्व शर्त बनाउँछ;

(२) सीएमसीसँग राम्रो इलेक्ट्रोन र आयन चालकता छ र ली ट्रान्सफरलाई बढावा दिन सक्छ