سي ايم سي بيٽري انڊسٽري ۾ استعمال ڪندو آهي

sodium carboxymethyl cellulose ڇا آهي؟?

Sodium Carboxymethyl cellulose, (also called: Carboxymethyl cellulose sodium salt, Carboxymethyl cellulose, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose) دنيا جي سڀ کان وڏي پيماني تي استعمال ٿيندڙ فائبر جو قسم آھي، وڌ ۾ وڌ مقدار جي مقدار.

Cmc-na 100 ~ 2000 جي پوليمرائيزيشن درجي ۽ 242.16 جي ماليڪيولر وزن سان هڪ سيلولوز نڪتل آهي. اڇو fibrous يا granular پائوڊر. بي بو، بي ذائقو، بي ذائقو، هائيگرو اسڪوپي، نامياتي محلولن ۾ حل نه ٿيندڙ. هي پيپر بنيادي طور تي ليتيم آئن بيٽري جي تفصيل ۾ سوڊيم ڪاربوڪسيميٿيل سيلولوز جي ايپليڪيشن کي سمجهڻ لاءِ.

Sodium carboxymethyl cellulose جي درخواست ۾ پيش رفت سي ايم سيليتيم آئن بيٽرين ۾

في الحال، polyvinylidene fluoride [pVDF، (CH: A CF:)] وڏي پيماني تي ليتيم آئن بيٽرين جي پيداوار ۾ بائنڊر طور استعمال ڪيو ويندو آهي. . PVDF نه رڳو مهانگو آهي، پر ان کي استعمال ڪرڻ جي به ضرورت آهي ڌماڪيدار مادو جي استعمال جي عمل ۾، ماحول لاءِ دوستانه عضوي محلول، جهڙوڪ N ميٿيل جنهن جي پيداوار جي عمل لاءِ الڪين ڪيٽون (NMp) ۽ هوا جي نمي جي گهرج سختي سان، پڻ آساني سان ايمبيڊڊ سان. ڌاتو lithium، lithium graphite ثانوي رد عمل، خاص طور تي اعلي گرمي پد جي حالت ۾، هڪ spontaneous خطري تھرمل ڀڄڻ جو. Sodium carboxymethyl cellulose (CMC)، پاڻي ۾ گھلڻ وارو بائنڊر، اليڪٽرروڊ مواد لاءِ pVDF جي متبادل طور استعمال ڪيو ويندو آھي، جيڪو NMp جي استعمال کان پاسو ڪري، خرچ گھٽائي سگھي ٿو ۽ ماحولياتي آلودگي کي گھٽائي سگھي ٿو. ساڳئي وقت، پيداوار جي عمل کي ماحولياتي نمي جي ضرورت ناهي، پر اهو پڻ بيٽري جي صلاحيت کي بهتر بڻائي سگهي ٿو، چڪر جي زندگي کي ڊگهو ڪري ٿو. هن مقالي ۾، ليتيم آئن بيٽري جي ڪارڪردگي ۾ سي ايم سي جي ڪردار جو جائزو ورتو ويو، ۽ بيٽري جي ڪارڪردگي کي بهتر ڪرڻ واري سي ايم سي جي ميڪانيزم کي تھرمل استحڪام، برقي چالکائي ۽ اليڪٽررو ڪيميڪل خاصيتن جي حصن مان خلاصو ڪيو ويو.

1. CMC جي جوڙجڪ ۽ ڪارڪردگي

1) سي ايم سي جي جوڙجڪ

CMC عام طور تي مختلف درجي جي متبادل (Ds) جي درجه بندي ڪئي وئي آهي، ۽ پيداوار جي مورفولوجي ۽ ڪارڪردگي تمام گهڻو متاثر ٿين ٿا Ds. LXie et al. CMC جو اڀياس ڪيو Ds سان مختلف H جوڑوں جي Na. SEM تجزيي جا نتيجا ڏيکاريا ويا ته CMC-Li-1 (Ds = 1.00) پيش ڪيل گرينولر ڍانچي، ۽ CMC-Li-2 (Ds = 0.62) پيش ڪيل لڪير جوڙجڪ. M. E et al جي تحقيق ثابت ڪيو ته سي ايم سي. Styrene butadiene ربر (SBR) Li: O جي مجموعي کي روڪي سگھي ٿو ۽ انٽرفيس جي جوڙجڪ کي مستحڪم ڪري ٿو، جيڪو اليڪٽرڪ ڪيميائي ڪارڪردگي لاء فائدي وارو آهي.

2) CMC ڪارڪردگي

2.1)حرارتي استحڪام

Zj Han et al. مختلف binders جي حرارتي استحڪام جو اڀياس ڪيو. pVDF جي نازڪ درجه حرارت 4500C بابت آهي. جڏهن 500 ℃ تائين پهچندي، تيز خراب ٿيڻ ٿئي ٿي ۽ ڪاميٽي تقريبا 70 سيڪڙو گهٽجي ويندي آهي. جڏهن گرمي پد 600 ℃ تي پهچي ويو، ڪاميٽي وڌيڪ 70 سيڪڙو گهٽجي وئي. جڏهن گرمي پد 300oC تي پهچي ويو، CMC-Li جو ماس 70 سيڪڙو گهٽجي ويو. جڏهن گرمي پد 400 ℃ تي پهچي ويو، سي ايم سي-لي جو ڪاميٽي 10٪ گهٽجي ويو. CMCLi بيٽري جي زندگي جي آخر ۾ pVDF کان وڌيڪ آساني سان ٺهڪي اچي ٿي.

2.2)برقي چالکائي

S. Chou et al. جي جاچ جا نتيجا ڏيکاريا ويا ته CMCLI-1، CMC-Li-2 ۽ pVDF جي مزاحمتي صلاحيت 0.3154 Mn·m ۽ 0.2634 Mn هئي. M ۽ 20.0365 Mn·m، اهو ظاهر ڪري ٿو ته pVDF جي مزاحمتي صلاحيت CMCLi کان وڌيڪ آهي، CMC-LI جي چالکائي pVDF کان بهتر آهي، ۽ CMCLI.1 جي چالکائي CMCLI.2 کان گهٽ آهي.

2.3)Electrochemical ڪارڪردگي

FM Courtel et al. پولي سلفونيٽ (AQ) جي بنياد تي اليڪٽرروڊس جي سائيڪل وولٽميٽري وکر جو اڀياس ڪيو جڏهن مختلف بائنڊر استعمال ڪيا ويا. مختلف بائنر مختلف آڪسائيڊشن ۽ گهٽتائي ردعمل آهن، تنهنڪري چوٽي جي صلاحيت مختلف آهي. انهن مان، CMCLi جي آڪسائيڊشن صلاحيت 2.15V آهي، ۽ گھٽتائي جي صلاحيت 2.55V آهي. پي وي ڊي ايف جي آڪسائيڊشن جي صلاحيت ۽ گھٽتائي جي صلاحيت 2.605 V ۽ 1.950 V هئا. گذريل ٻن وقتن جي سائيڪلڪ وولٽميٽري وکر جي مقابلي ۾، آڪسائيڊشن-گهٽائي جي چوٽي جي امڪاني فرق جڏهن CMCLi بائنر استعمال ڪيو ويو ته ان کان ننڍو هو جڏهن pVDF استعمال ڪيو ويو، اهو ظاهر ڪري ٿو ته رد عمل گهٽ رڪاوٽ هئي ۽ CMCLi بائنڈر وڌيڪ سازگار هو. oxidation-گهٽائي رد عمل جي موجودگي.

2. ايپليڪيشن اثر ۽ سي ايم سي جي ميڪانيزم

1) ايپليڪيشن اثر

Pj Suo et al. Si/C جامع مواد جي اليڪٽرڪ ڪيميڪل ڪارڪردگي جو اڀياس ڪيو جڏهن pVDF ۽ CMC کي بائنڊر طور استعمال ڪيو ويو، ۽ ڏٺائين ته CMC استعمال ڪندڙ بيٽري ۾ پهريون ڀيرو 700mAh/g جي ريورسيبل مخصوص گنجائش هئي ۽ اڃا تائين 4O سائيڪلن کان پوءِ 597mAh/g هئي، جيڪا pVDF استعمال ڪندي بيٽري کان وڌيڪ هئي. Jh Lee et al. گريفائٽ جي معطلي جي استحڪام تي سي ايم سي جي ڊي جي اثر جو اڀياس ڪيو ۽ يقين ڪيو ته معطلي جي مائع معيار کي ڊي ايس پاران طئي ڪيو ويو. گھٽ ڊي ايس تي، سي ايم سي ۾ مضبوط هائيڊروفوبڪ خاصيتون آهن، ۽ گريفائٽ جي سطح سان رد عمل کي وڌائي سگھي ٿو جڏهن پاڻي ميڊيا طور استعمال ڪيو وڃي. سي ايم سي پڻ سلکان - ٽين مصر anode مواد جي چڪر واري ملڪيت جي استحڪام کي برقرار رکڻ ۾ فائدا آهن. NiO اليڪٽروڊ مختلف ڪنسنٽريشن (0.1mouL، 0.3mol/L ۽ 0.5mol/L) CMC ۽ pVDF بائنڊر سان تيار ڪيا ويا، ۽ 0.1c جي ڪرنٽ سان 1.5-3.5V تي چارج ۽ ڊسچارج ڪيا ويا. پهرين چڪر دوران، پي وي ڊي ايف بائنر سيل جي صلاحيت سي ايم سي بائنر سيل جي ڀيٽ ۾ وڌيڪ هئي. جڏهن چڪر جو تعداد LO تائين پهچي ٿو، pVDF بائنڈر جي خارج ٿيڻ جي صلاحيت واضح طور تي گهٽجي ٿي. 4JD سائيڪلن کان پوءِ، 0.1movL، 0.3MOUL ۽ 0.5MovLPVDF بائنرز جي مخصوص ڊسچارج ظرفيت 250mAh/g، 157mAtv 'g ۽ 102mAh/g تائين گھٽجي وئي، ترتيب وار: بيٽرين جي ڊسچارج مخصوص ظرفيت 0.3 moL/L0 moL/L. ۽ 0.5 moL/LCMC بائنڊر کي ترتيب سان 698mAh/g، 555mAh/g ۽ 550mAh/g تي رکيو ويو.

سي ايم سي باندر استعمال ڪيو ويندو آهي LiTI0 تي. : ۽ صنعتي پيداوار ۾ SnO2 نانو ذرات. سي ايم سي کي بائنڈر طور استعمال ڪندي، LiFepO4 ۽ Li4TI50l2 کي مثبت ۽ منفي فعال مواد طور، ترتيب سان، ۽ pYR14FS1 کي شعله ريٽارڊنٽ اليڪٽرولائٽ طور استعمال ڪندي، بيٽري کي 150 ڀيرا سائيڪل ڪيو ويو 0.1c جي موجوده درجه حرارت تي 1.5v ~ 3.5V تي، ۽ مثبت مخصوص ظرفيت 140mAh/g تي برقرار رکيو ويو. سي ايم سي ۾ مختلف ڌاتو لوڻ جي وچ ۾، CMCLi ٻين ڌاتو آئن کي متعارف ڪرايو آهي، جيڪو گردش دوران اليڪٽرولائٽ ۾ "متبادل ردعمل (vii)" کي روڪي سگھي ٿو.

2) ڪارڪردگي بهتر ڪرڻ جو ميکانيزم

سي ايم سي لي بائنڈر ليتيم بيٽري ۾ AQ بيس اليڪٽرروڊ جي اليڪٽررو ڪيميڪل ڪارڪردگي کي بهتر بڻائي سگھي ٿو. ايم اي وغيره. -4 ميکانيزم تي هڪ ابتدائي مطالعو ڪيو ۽ AQ اليڪٽرروڊ ۾ CMC-Li جي ورڇ جو هڪ نمونو پيش ڪيو. CMCLi جي سٺي ڪارڪردگي هڪ OH پاران پيدا ڪيل هائيڊروجن بانڊ جي مضبوط بانڊنگ اثر مان اچي ٿي، جيڪا ميش جي جوڙجڪ جي موثر ٺهڻ ۾ مدد ڪري ٿي. هائيڊروفيلڪ سي ايم سي-لي نامياتي اليڪٽرولائٽ ۾ نه ٺهندو، تنهنڪري ان جي بيٽري ۾ سٺي استحڪام آهي، ۽ اليڪٽرروڊ جي جوڙجڪ کي مضبوط آسنجن آهي، جيڪا بيٽري کي سٺي استحڪام ڏئي ٿي. Cmc-li binder ۾ سٺي Li conductivity آهي ڇاڪاڻ ته CMC-Li جي ماليڪيولر چين تي وڏي تعداد ۾ فنڪشنل گروپ آهن. خارج ٿيڻ دوران، لي سان ڪم ڪندڙ اثرائتي مادي جا ٻه ذريعا آهن: (1) اليڪٽرولائيٽ ۾ لي؛ (2) سي ايم سي-لي جي ماليڪيولر زنجير تي لي فعال مادي جي مؤثر مرڪز جي ويجهو.

hydroxyl گروپ ۽ hydroxyl گروپ carboxymethyl CMC-Li binder ۾ رد عمل covalent بانڊ ٺاهيندو؛ اليڪٽرڪ فيلڊ فورس جي عمل جي تحت، يو ماليڪيولر زنجير يا ڀرپاسي ماليڪيولر زنجير تي منتقل ڪري سگھي ٿو، اهو آهي، ماليڪيولر زنجير جي جوڙجڪ کي نقصان نه پهچايو ويندو؛ آخرڪار، Lj بانڊ ٿيندو AQ ذرات سان. اهو ظاهر ڪري ٿو ته CMCLi جي ايپليڪيشن نه رڳو لي جي منتقلي ڪارڪردگي کي بهتر بڻائي ٿو، پر AQ جي استعمال جي شرح کي پڻ بهتر بڻائي ٿو. ماليڪيولر زنجير ۾ cH: COOLi ۽ 10Li جو مواد جيترو وڌيڪ هوندو، لي جي منتقلي آسان هوندي. M. Arrmand et al. يقين ڪيو ويو ته -COOH يا OH جا نامياتي مرکبات ترتيب سان 1 Li سان رد عمل ڪري سگھن ٿا ۽ 1 C00Li يا 1 0Li پيدا ڪري سگھن ٿا. اليڪٽرروڊ ۾ CMCLi بائنڈر جي ميڪانيزم کي وڌيڪ ڳولڻ لاء، CMC-Li-1 کي فعال مواد طور استعمال ڪيو ويو ۽ ساڳيا نتيجا حاصل ڪيا ويا. لي CMC Li مان هڪ cH، COOH ۽ هڪ 0H سان رد عمل ڪري ٿو ۽ cH ٺاهي ٿو: COOLi ۽ هڪ 0 “ترتيب، جيئن مساواتن ۾ ڏيکاريل آهي (1) ۽ (2)

جيئن cH، COOLi ۽ OLi جو تعداد وڌي ٿو، تيئن CMC-Li جو DS وڌي ٿو. اهو ڏيکاري ٿو ته نامياتي پرت بنيادي طور تي AQ ذرات جي مٿاڇري جي بائنر تي مشتمل آهي وڌيڪ مستحڪم ۽ لي کي منتقل ڪرڻ آسان بڻائي ٿي. CMCLi هڪ conductive پوليمر آهي جيڪو لي کي AQ ذرات جي مٿاڇري تائين پهچڻ لاء ٽرانسپورٽ رستو فراهم ڪري ٿو. CMCLi binders سٺو اليڪٽرانڪ ۽ ionic conductivity آهن، جنهن جي نتيجي ۾ سٺي electrochemical ڪارڪردگي ۽ CMCLi electrodes جي ڊگهي چڪر زندگي. JS Bridel et al. بيٽري جي مجموعي ڪارڪردگي تي سلکان ۽ پوليمر جي وچ ۾ رابطي جي اثر جو مطالعو ڪرڻ لاء مختلف بائنرز سان سلکان / ڪاربن / پوليمر جامع مواد استعمال ڪندي ليٿيم آئن بيٽري جو انوڊ تيار ڪيو، ۽ ڏٺائين ته CMC بهترين ڪارڪردگي هئي جڏهن بائنڊر طور استعمال ڪيو ويو. سلکان ۽ سي ايم سي جي وچ ۾ هڪ مضبوط هائڊروجن بانڊ آهي، جيڪو خود شفا ڏيڻ جي صلاحيت رکي ٿو ۽ مادي ساخت جي استحڪام کي برقرار رکڻ لاء سائيڪل جي عمل دوران مواد جي وڌندڙ دٻاء کي ترتيب ڏئي سگهي ٿو. CMC سان گڏ بائنڈر جي طور تي، سلڪون انوڊ جي گنجائش 1000mAh/g کان گهٽ ۾ گهٽ 100 سائيڪلن ۾ رکي سگهجي ٿي، ۽ ڪولوم جي ڪارڪردگي 99.9٪ جي ويجهو آهي.

3، نتيجو

هڪ بائنڈر جي طور تي، سي ايم سي مواد مختلف قسم جي اليڪٽرروڊ مواد ۾ استعمال ڪري سگهجي ٿو جهڙوڪ قدرتي گرافائٽ، ميسو فيز ڪاربن مائڪرو اسپيس (MCMB)، ليتيم ٽائيٽيٽ، ٽين تي ٻڌل سلکان تي ٻڌل انوڊ مواد ۽ ليتيم آئرن فاسفيٽ انوڊ مواد، جيڪو بيٽري کي بهتر ڪري سگهي ٿو. ظرفيت، سائيڪل جي استحڪام ۽ سائيڪل جي زندگي جي مقابلي ۾ pYDF. اهو حرارتي استحڪام، برقي چالکائي ۽ سي ايم سي مواد جي برقي ڪيميائي ملڪيت لاء فائدي وارو آهي. ليتيم آئن بيٽرين جي ڪارڪردگي کي بهتر بڻائڻ لاءِ سي ايم سي جا ٻه مکيه طريقا آهن:

(1) سي ايم سي جي مستحڪم بانڊنگ ڪارڪردگي مستحڪم بيٽري ڪارڪردگي حاصل ڪرڻ لاءِ ضروري شرط ٺاهي ٿي؛

(2) سي ايم سي وٽ سٺو اليڪٽران ۽ آئن چالکائي آهي ۽ لي جي منتقلي کي فروغ ڏئي سگهي ٿو