CMC බැටරි කර්මාන්තයේ භාවිතා කරයි

සෝඩියම් කාබොක්සිමීතයිල් සෙලියුලෝස් යනු කුමක්ද??

සෝඩියම් කාබොක්සිමීතයිල් සෙලියුලෝස්, (එසේම හැඳින්වේ: Carboxymethyl cellulose සෝඩියම් ලුණු, Carboxymethyl cellulose, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose) යනු ලොව බහුලව භාවිතා වන තන්තු වර්ග, උපරිම මාත්‍රාවයි.

Cmc-na යනු 100~2000 බහුඅවයවීකරණ උපාධියක් සහ අණුක බර 242.16ක් සහිත සෙලියුලෝස් ව්‍යුත්පන්නයකි. සුදු තන්තුමය හෝ කැටිති කුඩු. ගන්ධ රහිත, රස රහිත, රස රහිත, ජලාකර්ෂණීය, කාබනික ද්‍රාවකවල දිය නොවේ. මෙම ලිපිය ප්‍රධාන වශයෙන් ලිතියම් අයන බැටරි විස්තර සඳහා සෝඩියම් කාබොක්සිමීතයිල් සෙලියුලෝස් යෙදීම අවබෝධ කර ගැනීමට ය.

සෝඩියම් කාබොක්සිමීතයිල් සෙලියුලෝස් යෙදීමෙහි ප්‍රගතිය CMCලිතියම් අයන බැටරි වල

වර්තමානයේ, ලිතියම් අයන බැටරි නිෂ්පාදනයේදී පොලිවිනිලයිඩීන් ෆ්ලෝරයිඩ් [pVDF, (CH: A CF :)] බන්ධකයක් ලෙස බහුලව භාවිතා වේ. . PVDF මිල අධික වනවා පමණක් නොව, පුපුරණ ද්‍රව්‍ය යෙදීමේ ක්‍රියාවලියේදී ද භාවිතා කළ යුතුය, එන් මෙතිල් වැනි ඇල්කේන් කීටෝන (NMp) සහ වායු ආර්ද්‍රතාවය නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලිය සඳහා අවශ්‍ය වන කාබනික ද්‍රාවකවල පරිසරයට හිතකර ලෙසද, පහසුවෙන් කාවැදී ඇත. ලෝහ ලිතියම්, ලිතියම් ග්රැෆයිට් ද්විතියික ප්රතික්රියාව, විශේෂයෙන් ඉහළ උෂ්ණත්වයේ තත්ත්වය තුළ, තාප පැනීමේ ස්වයංසිද්ධ අවදානමක්. සෝඩියම් කාබොක්සිමීතයිල් සෙලියුලෝස් (CMC), ජල-ද්‍රාව්‍ය බන්ධකයක්, ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍ය සඳහා pVDF ආදේශකයක් ලෙස භාවිතා කරයි, එමඟින් NMp භාවිතය වළක්වා ගැනීමට, පිරිවැය අඩු කිරීමට සහ පරිසර දූෂණය අඩු කිරීමට හැකිය. ඒ අතරම, නිෂ්පාදන ක්රියාවලිය පාරිසරික ආර්ද්රතාවය අවශ්ය නොවේ, නමුත් බැටරියේ ධාරිතාව වැඩි දියුණු කිරීම, චක්රයේ ආයු කාලය දීර්ඝ කිරීම. මෙම ලිපියේදී, ලිතියම් අයන බැටරියේ ක්‍රියාකාරීත්වයේදී CMC හි කාර්යභාරය සමාලෝචනය කරන ලද අතර, CMC බැටරි ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීමේ යාන්ත්‍රණය තාප ස්ථායීතාවය, විද්‍යුත් සන්නායකතාවය සහ විද්‍යුත් රසායනික ලක්ෂණ යන අංශ වලින් සාරාංශ කරන ලදී.

1. CMC හි ව්‍යුහය සහ කාර්ය සාධනය

1) CMC ව්යුහය

CMC සාමාන්‍යයෙන් විවිධ මට්ටමේ ආදේශන (Ds) මගින් වර්ගීකරණය කර ඇති අතර නිෂ්පාදන රූප විද්‍යාව සහ ක්‍රියාකාරීත්වය Ds මගින් බෙහෙවින් බලපායි. LXie et al. Na හි විවිධ H යුගලවල Ds සමඟ CMC අධ්‍යයනය කළේය. SEM විශ්ලේෂණ ප්‍රතිඵල පෙන්නුම් කළේ CMC-Li-1 (Ds = 1.00) කැටිති ව්‍යුහය ඉදිරිපත් කළ බවත්, CMC-Li-2 (Ds = 0.62) රේඛීය ව්‍යුහය ඉදිරිපත් කළ බවත්ය. M. E et al හි පර්යේෂණය CMC බව ඔප්පු විය. Styrene butadiene rubber (SBR) මගින් Li: O හි සමුච්චය වීම වැළැක්විය හැකි අතර විද්‍යුත් රසායනික ක්‍රියාකාරිත්වයට ප්‍රයෝජනවත් වන අතුරු මුහුණත් ව්‍යුහය ස්ථායී කරයි.

2) CMC කාර්ය සාධනය

2.1)තාප ස්ථායීතාවය

Zj Han et al. විවිධ බන්ධනවල තාප ස්ථායීතාවය අධ්යයනය කරන ලදී. pVDF හි විවේචනාත්මක උෂ්ණත්වය 4500C පමණ වේ. 500℃ දක්වා ළඟා වන විට, වේගවත් වියෝජනය සිදු වන අතර ස්කන්ධය 70% කින් පමණ අඩු වේ. උෂ්ණත්වය සෙල්සියස් අංශක 600 දක්වා ළඟා වූ විට, ස්කන්ධය තවත් 70% කින් අඩු විය. උෂ්ණත්වය 300oC දක්වා ළඟා වූ විට, CMC-Li හි ස්කන්ධය 70% කින් අඩු විය. උෂ්ණත්වය 400℃ දක්වා ළඟා වූ විට, CMC-Li හි ස්කන්ධය 10% කින් අඩු විය. CMCLi බැටරි ආයු කාලය අවසානයේ pVDF වලට වඩා පහසුවෙන් දිරාපත් වේ.

2.2)විද්යුත් සන්නායකතාවය

S. Chou et al. ගේ පරීක්ෂණ ප්‍රතිඵල පෙන්නුම් කළේ CMCLI-1, CMC-Li-2 සහ pVDF වල ප්‍රතිරෝධය පිළිවෙලින් 0.3154 Mn·m සහ 0.2634 Mn බවයි. M සහ 20.0365 Mn·m, pVDF හි ප්‍රතිරෝධය CMCLi වලට වඩා වැඩි බව පෙන්නුම් කරයි, CMC-LI හි සන්නායකතාවය pVDF වලට වඩා හොඳ වන අතර CMCLI.1 හි සන්නායකතාවය CMCLI.2 ට වඩා අඩුය.

2.3)විද්යුත් රසායනික කාර්ය සාධනය

FM Courtel et al. විවිධ බන්ධන භාවිතා කරන විට බහු-සල්ෆනේට් (AQ) පදනම් වූ ඉලෙක්ට්‍රෝඩවල චක්‍රීය වෝල්ටමිට්‍රි වක්‍ර අධ්‍යයනය කරන ලදී. විවිධ බන්ධකවල විවිධ ඔක්සිකරණ සහ අඩු කිරීමේ ප්‍රතික්‍රියා ඇති බැවින් උච්ච විභවය වෙනස් වේ. ඒවා අතර CMCLi හි ඔක්සිකරණ විභවය 2.15V වන අතර අඩු කිරීමේ විභවය 2.55V වේ. pVDF හි ඔක්සිකරණ විභවය සහ අඩු කිරීමේ විභවය පිළිවෙලින් 2.605 V සහ 1.950 V විය. පෙර වාර දෙකේ චක්‍රීය වෝල්ටමිට්‍රි වක්‍ර සමඟ සසඳන විට, CMCLi බයින්ඩරය භාවිතා කරන විට ඔක්සිකරණ-අඩු කිරීමේ උච්චයේ උපරිම විභව වෙනස pVDF භාවිතා කරන විට වඩා කුඩා වූ අතර, එයින් පෙන්නුම් කරන්නේ ප්‍රතික්‍රියාව අඩුවෙන් බාධා ඇති වූ බවත් CMCLi බන්ධනය වඩාත් හිතකර බවත්ය. ඔක්සිකරණ-අඩු කිරීමේ ප්රතික්රියාව ඇතිවීම.

2. CMC හි යෙදුම් බලපෑම සහ යාන්ත්‍රණය

1) යෙදුම් බලපෑම

Pj Suo et al. pVDF සහ CMC බන්ධක ලෙස භාවිතා කරන විට Si/C සංයුක්ත ද්‍රව්‍යවල විද්‍යුත් රසායනික ක්‍රියාකාරිත්වය අධ්‍යයනය කළ අතර, CMC භාවිතා කරන බැටරියේ ප්‍රථම වරට 700mAh/g ප්‍රතිවර්ත කළ හැකි නිශ්චිත ධාරිතාවක් ඇති බවත්, 4O චක්‍රවලින් පසුව තවමත් 597mAh/g තිබෙන බවත් සොයා ගන්නා ලදී. pVDF භාවිතා කරන බැටරියට වඩා උසස් විය. Jh Lee et al. මිනිරන් අත්හිටුවීමේ ස්ථායීතාවය මත CMC හි Ds වල බලපෑම අධ්‍යයනය කරන ලද අතර අත්හිටුවීමේ ද්‍රව ගුණය Ds මගින් තීරණය කරන බව විශ්වාස කළේය. අඩු DS දී, CMC ශක්තිමත් ජලභීතික ගුණ ඇති අතර, ජලය මාධ්ය ලෙස භාවිතා කරන විට මිනිරන් මතුපිට සමග ප්රතික්රියාව වැඩි කළ හැක. සිලිකන් - ටින් මිශ්‍ර ඇනෝඩ ද්‍රව්‍යවල චක්‍රීය ගුණාංගවල ස්ථායීතාවය පවත්වා ගැනීමේ වාසි ද CMC සතුව ඇත. NiO ඉලෙක්ට්‍රෝඩ විවිධ සාන්ද්‍රණයකින් (0.1mouL, 0.3mol/L සහ 0.5mol/L) CMC සහ pVDF බන්ධන සමඟ සකස් කර, 0.1c ධාරාවකින් 1.5-3.5V ආරෝපණය කර මුදා හරින ලදී. පළමු චක්රය තුළ pVDF බයින්ඩර් සෛලයේ ධාරිතාව CMC බයින්ඩර් සෛලයට වඩා වැඩි විය. චක්‍ර ගණන lO වෙත ළඟා වන විට, pVDF බන්ධකයේ විසර්ජන ධාරිතාව පැහැදිලිවම අඩු වේ. 4JD චක්‍රවලින් පසුව, 0.1movL, 0.3MOUL සහ 0.5MovLPVDF බන්ධනවල නිශ්චිත විසර්ජන ධාරිතාව පිළිවෙළින් 250mAh/g, 157mAtv 'g සහ 102mAh/g දක්වා අඩු විය: moL/0.1 moL සහිත බැටරිවල විසර්ජන නිශ්චිත ධාරිතාව. සහ 0.5 moL/LCMC බයින්ඩරය පිළිවෙලින් 698mAh/g, 555mAh/g සහ 550mAh/g ලෙස තබා ඇත.

CMC බයින්ඩරය LiTI0 මත භාවිතා වේ. : සහ කාර්මික නිෂ්පාදනයේ SnO2 නැනෝ අංශු. CMC බඳින්නා ලෙසත්, LiFepO4 සහ Li4TI50l2 පිළිවෙළින් ධන සහ සෘණ ක්‍රියාකාරී ද්‍රව්‍ය ලෙසත්, pYR14FS1 ගිනි නිවන ඉලෙක්ට්‍රෝලය ලෙසත් භාවිතා කරමින්, උෂ්ණත්වයේ දී 1.5v ~ 3.5V දී 0.1c ධාරාවකින් බැටරිය 150 වාරයක් චක්‍රීය කරන ලදී. ධාරණාව 140mAh/g හි පවත්වා ගෙන යන ලදී. CMC හි විවිධ ලෝහ ලවණ අතර, CMCLi වෙනත් ලෝහ අයන හඳුන්වා දෙයි, සංසරණය අතරතුර ඉලෙක්ට්‍රෝලය තුළ “හුවමාරු ප්‍රතික්‍රියාව (vii)” වළක්වයි.

2) කාර්ය සාධනය වැඩිදියුණු කිරීමේ යාන්ත්රණය

CMC Li binder ලිතියම් බැටරියේ AQ පාදක ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ විද්‍යුත් රසායනික ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කළ හැක. M. E et al. -4 යාන්ත්‍රණය පිළිබඳ මූලික අධ්‍යයනයක් සිදු කළ අතර AQ ඉලෙක්ට්‍රෝඩයේ CMC-Li බෙදා හැරීමේ ආකෘතියක් යෝජනා කළේය. CMCLi හි හොඳ ක්‍රියාකාරිත්වය පැමිණෙන්නේ OH මගින් නිපදවන හයිඩ්‍රජන් බන්ධනවල ප්‍රබල බන්ධන බලපෑමෙන් වන අතර එය දැල් ව්‍යුහයන් කාර්යක්ෂමව ගොඩනැගීමට දායක වේ. හයිඩ්‍රොෆිලික් CMC-Li කාබනික විද්‍යුත් විච්ඡේදකයේ දිය නොවන බැවින් එය බැටරියේ හොඳ ස්ථායීතාවයක් ඇති අතර ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ව්‍යුහයට දැඩි ඇලීමක් ඇති අතර එමඟින් බැටරිය හොඳ ස්ථායීතාවයක් ඇති කරයි. CMC-Li අණුක දාමයේ ක්‍රියාකාරී කණ්ඩායම් විශාල සංඛ්‍යාවක් ඇති නිසා Cmc-li binder හොඳ Li සන්නායකතාවක් ඇත. විසර්ජනය අතරතුර, Li සමඟ ක්රියා කරන ඵලදායී ද්රව්ය මූලාශ්ර දෙකක් තිබේ: (1) ඉලෙක්ට්රෝලය තුළ Li; (2) ක්රියාකාරී ද්රව්යයේ ඵලදායී මධ්යස්ථානය අසල CMC-Li අණුක දාමයේ Li.

කාබොක්සිමීතයිල් CMC-Li බන්ධකයේ හයිඩ්‍රොක්සයිල් කාණ්ඩයේ සහ හයිඩ්‍රොක්සයිල් කාණ්ඩයේ ප්‍රතික්‍රියාව සහසංයුජ බන්ධන සාදනු ඇත; විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර බලයේ ක්‍රියාකාරිත්වය යටතේ, U අණුක දාමයට හෝ යාබද අණුක දාමයට මාරු කළ හැකිය, එනම් අණුක දාම ව්‍යුහයට හානි සිදු නොවේ; අවසානයේදී, Lj AQ අංශුවට බන්ධනය වේ. මෙයින් ඇඟවෙන්නේ CMCLi යෙදුම Li හි හුවමාරු කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කරනවා පමණක් නොව, AQ භාවිතා කිරීමේ අනුපාතය වැඩි දියුණු කරන බවයි. අණුක දාමයේ cH: COOLi සහ 10Li හි අන්තර්ගතය වැඩි වන තරමට Li මාරු කිරීම පහසු වේ. M. Arrmand et al. -COOH හෝ OH කාබනික සංයෝග පිළිවෙලින් 1 Li සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කර 1 C00Li හෝ 1 0Li අඩු විභවයකින් නිපදවිය හැකි බව විශ්වාස කළේය. ඉලෙක්ට්රෝඩයේ CMCLi බන්ධකයේ යාන්ත්රණය තවදුරටත් ගවේෂණය කිරීම සඳහා, CMC-Li-1 ක්රියාකාරී ද්රව්ය ලෙස භාවිතා කරන ලද අතර සමාන නිගමන ලබා ගන්නා ලදී. Li CMC Li වෙතින් එක් cH, COOH සහ 0H එකක් සමඟ ප්‍රතික්‍රියා කරන අතර (1) සහ (2) සමීකරණවල පෙන්වා ඇති පරිදි පිළිවෙලින් cH: COOLi සහ එක 0 "ජනනය කරයි.

cH, COOLi සහ OLi ගණන වැඩි වන විට, CMC-Li හි DS වැඩි වේ. මෙයින් පෙන්නුම් කරන්නේ ප්‍රධාන වශයෙන් AQ අංශු මතුපිට බන්ධකයෙන් සමන්විත කාබනික ස්ථරය වඩාත් ස්ථායී වන අතර Li මාරු කිරීමට පහසු වන බවයි. CMCLi යනු AQ අංශු මතුපිටට ළඟා වීමට Li සඳහා ප්‍රවාහන මාර්ගයක් සපයන සන්නායක බහුඅවයවයකි. CMCLi බන්ධනවල හොඳ ඉලෙක්ට්‍රොනික සහ අයනික සන්නායකතාවක් ඇති අතර, එමඟින් CMCLi ඉලෙක්ට්‍රෝඩවල හොඳ විද්‍යුත් රසායනික ක්‍රියාකාරිත්වයක් සහ දිගු චක්‍ර ආයු කාලයක් ඇතිවේ. JS Bridel et al. බැටරියේ සමස්ත ක්‍රියාකාරිත්වයට සිලිකන් සහ පොලිමර් අතර අන්තර්ක්‍රියාකාරිත්වයේ බලපෑම අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා විවිධ බන්ධන සහිත සිලිකන්/කාබන්/පොලිමර් සංයුක්ත ද්‍රව්‍ය භාවිතයෙන් ලිතියම් අයන බැටරියේ ඇනෝඩය සකස් කරන ලද අතර, බන්ධකයක් ලෙස භාවිතා කරන විට CMC හොඳම කාර්ය සාධනය ඇති බව සොයා ගන්නා ලදී. සිලිකන් සහ CMC අතර ශක්තිමත් හයිඩ්‍රජන් බන්ධනයක් ඇති අතර, ස්වයං-සුව කිරීමේ හැකියාව ඇති අතර ද්‍රව්‍ය ව්‍යුහයේ ස්ථායිතාව පවත්වා ගැනීම සඳහා පාපැදි ක්‍රියාවලියේදී ද්‍රව්‍යයේ වැඩිවන ආතතිය සකස් කළ හැකිය. CMC බන්ධකයක් ලෙස, සිලිකන් ඇනෝඩයේ ධාරිතාව අවම වශයෙන් චක්‍ර 100කදී 1000mAh/g ට වඩා වැඩිව තබාගත හැකි අතර කූලෝම්බ්‍රයේ කාර්යක්ෂමතාව 99.9%කට ආසන්න වේ.

3, නිගමනය

බන්ධකයක් ලෙස, CMC ද්‍රව්‍ය බැටරිය වැඩි දියුණු කළ හැකි ස්වාභාවික මිනිරන්, මෙසෝ-ෆේස් කාබන් මයික්‍රොස්පියර් (MCMB), ලිතියම් ටයිටනේට්, ටින් පදනම් වූ සිලිකන් පදනම් වූ ඇනෝඩ ද්‍රව්‍ය සහ ලිතියම් යකඩ පොස්පේට් ඇනෝඩ ද්‍රව්‍ය වැනි විවිධ ඉලෙක්ට්‍රෝඩ ද්‍රව්‍යවල භාවිතා කළ හැකිය. pYDF සමඟ සසඳන විට ධාරිතාව, චක්‍රීය ස්ථායීතාවය සහ චක්‍ර ආයු කාලය. එය CMC ද්රව්යවල තාප ස්ථායීතාවය, විද්යුත් සන්නායකතාවය සහ විද්යුත් රසායනික ගුණාංග සඳහා ප්රයෝජනවත් වේ. ලිතියම් අයන බැටරිවල ක්‍රියාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා CMC සඳහා ප්‍රධාන යාන්ත්‍රණ දෙකක් තිබේ:

(1) CMC හි ස්ථාවර බන්ධන කාර්ය සාධනය ස්ථාවර බැටරි කාර්ය සාධනයක් ලබා ගැනීම සඳහා අවශ්‍ය පූර්වාවශ්‍යතාවක් නිර්මාණය කරයි;

(2) CMC සතුව හොඳ ඉලෙක්ට්‍රෝන සහ අයන සන්නායකතාවක් ඇති අතර Li Transfer ප්‍රවර්ධනය කළ හැක