Ca principal liant al materialelor cu electrozi negativi pe bază de apă, produsele CMC sunt utilizate pe scară largă de producătorii de baterii autohtoni și străini. Cantitatea optimă de liant poate obține o capacitate relativ mare a bateriei, un ciclu de viață lung și o rezistență internă relativ scăzută.
Liantul este unul dintre materialele funcționale auxiliare importante din bateriile litiu-ion. Este sursa principală a proprietăților mecanice ale întregului electrod și are un impact important asupra procesului de producție a electrodului și a performanței electrochimice a bateriei. Liantul în sine nu are capacitate și ocupă o proporție foarte mică în baterie.
Pe lângă proprietățile adezive ale lianților generali, materialele de liant pentru electrozi a bateriei cu litiu-ion trebuie, de asemenea, să poată rezista la umflarea și coroziunea electrolitului, precum și la coroziunea electrochimică în timpul încărcării și descărcării. Rămâne stabil în intervalul de tensiune de lucru, așa că nu există multe materiale polimerice care să poată fi folosite ca lianți de electrozi pentru bateriile litiu-ion.
Există trei tipuri principale de lianți pentru baterii litiu-ion care sunt utilizați pe scară largă în prezent: fluorură de poliviniliden (PVDF), emulsie de cauciuc stiren-butadienă (SBR) și carboximetil celuloză (CMC). În plus, acidul poliacrilic (PAA), lianții pe bază de apă cu poliacrilonitril (PAN) și poliacrilatul ca componente principale ocupă, de asemenea, o anumită piață.
Patru caracteristici ale CMC la nivel de baterie
Datorită solubilității slabe în apă a structurii acide a carboximetil celulozei, pentru a o aplica mai bine, CMC este un material foarte utilizat în producția de baterii.
Ca principal liant al materialelor cu electrozi negativi pe bază de apă, produsele CMC sunt utilizate pe scară largă de producătorii de baterii autohtoni și străini. Cantitatea optimă de liant poate obține o capacitate relativ mare a bateriei, un ciclu de viață lung și o rezistență internă relativ scăzută.
Cele patru caracteristici ale CMC sunt:
În primul rând, CMC poate face produsul hidrofil și solubil, complet solubil în apă, fără fibre și impurități libere.
În al doilea rând, gradul de substituție este uniform și vâscozitatea este stabilă, ceea ce poate oferi vâscozitate și aderență stabile.
În al treilea rând, produceți produse de înaltă puritate cu conținut scăzut de ioni metalici.
În al patrulea rând, produsul are o compatibilitate bună cu latexul SBR și alte materiale.
Carboximetil celuloza de sodiu CMC utilizată în baterie și-a îmbunătățit calitativ efectul de utilizare și, în același timp, îi oferă o bună performanță de utilizare, cu efectul de utilizare curent.
Rolul CMC în baterii
CMC este un derivat carboximetilat al celulozei, care este de obicei preparat prin reacția celulozei naturale cu alcalii caustici și acid monocloroacetic, iar greutatea sa moleculară variază de la mii la milioane.
CMC este o pulbere albă până la galben deschis, substanță granulară sau fibroasă, care are o higroscopicitate puternică și este ușor solubilă în apă. Când este neutră sau alcalină, soluția este un lichid cu vâscozitate ridicată. Dacă este încălzit peste 80℃ pentru o lungă perioadă de timp, vâscozitatea va scădea și va fi insolubilă în apă. Devine maro când este încălzit la 190-205°C și se carbonizează când este încălzit la 235-248°C.
Deoarece CMC are funcții de îngroșare, lipire, reținere a apei, emulsionare și suspensie în soluție apoasă, este utilizat pe scară largă în domeniile ceramicii, alimentelor, cosmeticelor, imprimării și vopsirii, fabricarea hârtiei, textile, acoperiri, adezivi și medicamente, ceramică finală și baterii cu litiu Câmpul reprezintă aproximativ 7%, cunoscut în mod obișnuit ca „glutamat monosodic industrial”.
Mai exactCMCîn baterie, funcțiile CMC sunt: dispersarea materialului activ al electrodului negativ și a agentului conductor; efect de îngroșare și anti-sedimentare asupra șlamului electrodului negativ; asistarea legăturii; stabilizând performanța de procesare a electrodului și contribuind la îmbunătățirea performanței ciclului bateriei; îmbunătățirea rezistenței la exfoliere a piesei polare etc.
Performanța și selecția CMC
Adăugarea de CMC atunci când faceți șlam de electrod poate crește vâscozitatea șlamului și poate împiedica depunerea șlamului. CMC va descompune ionii și anionii de sodiu în soluție apoasă, iar vâscozitatea adezivului CMC va scădea odată cu creșterea temperaturii, care este ușor de absorbit umiditatea și are elasticitate slabă.
CMC poate juca un rol foarte bun în dispersia grafitului electrod negativ. Pe măsură ce cantitatea de CMC crește, produsele sale de descompunere vor adera la suprafața particulelor de grafit, iar particulele de grafit se vor respinge reciproc datorită forței electrostatice, obținând un efect de dispersie bun.
Dezavantajul evident al CMC este că este relativ fragil. Dacă toate CMC sunt folosite ca liant, electrodul negativ de grafit se va prăbuși în timpul procesului de presare și tăiere a piesei polare, ceea ce va cauza pierderi serioase de pulbere. În același timp, CMC este foarte afectat de raportul dintre materialele electrodului și valoarea pH-ului, iar foaia electrodului se poate crăpa în timpul încărcării și descărcării, ceea ce afectează direct siguranța bateriei.
Inițial, liantul folosit pentru agitarea electrozilor negativi a fost PVDF și alți lianți pe bază de ulei, dar având în vedere protecția mediului și alți factori, a devenit curent să se utilizeze lianți pe bază de apă pentru electrozii negativi.
Liantul perfect nu există, încercați să alegeți un liant care să îndeplinească cerințele de prelucrare fizică și electrochimică. Odată cu dezvoltarea tehnologiei bateriilor cu litiu, precum și problemele legate de costuri și protecția mediului, lianții pe bază de apă vor înlocui în cele din urmă lianții pe bază de ulei.
CMC două procese majore de producție
Conform diferitelor medii de eterificare, producția industrială de CMC poate fi împărțită în două categorii: metodă pe bază de apă și metodă pe bază de solvenți. Metoda care folosește apă ca mediu de reacție se numește metoda apei, care este utilizată pentru a produce mediu alcalin și CMC de calitate scăzută. Metoda de utilizare a solventului organic ca mediu de reacție se numește metoda solventului, care este potrivită pentru producerea de CMC de calitate medie și înaltă. Aceste două reacții sunt efectuate într-un frământat, care aparține procesului de frământare și este în prezent principala metodă de producere a CMC.
Metoda medie a apei: un proces de producție industrial anterior, metoda este de a reacționa celuloza alcalină și agentul de eterificare în condiții de alcali liber și apă, care este folosit pentru a prepara produse CMC de calitate medie și scăzută, cum ar fi detergenți și agenți de dimensionare textile. . Avantajul metodei medii cu apă este că cerințele echipamentelor sunt relativ simple și costul este mic; dezavantajul este că, din cauza lipsei unei cantități mari de mediu lichid, căldura generată de reacție crește temperatura și accelerează viteza reacțiilor secundare, rezultând o eficiență scăzută de eterificare și o calitate slabă a produsului.
Metoda solventului; cunoscută și ca metodă de solvent organic, este împărțită în metoda de frământare și metoda suspensiei în funcție de cantitatea de diluant de reacție. Caracteristica sa principală este că reacțiile de alcalinizare și eterificare sunt efectuate în condițiile unui solvent organic ca mediu de reacție (diluant) al. Ca și procesul de reacție al metodei cu apă, metoda solventului constă și în două etape de alcalinizare și eterificare, dar mediul de reacție al acestor două etape este diferit. Avantajul metodei cu solvent este că omite procesele de înmuiere alcaline, presare, zdrobire și îmbătrânire inerente metodei cu apă, iar alcalinizarea și eterificarea sunt toate efectuate în frământător; dezavantajul este că controlabilitatea temperaturii este relativ slabă, iar cerințele de spațiu sunt relativ slabe. ,cost mai mare.
Ora postării: 05-ian-2023