Ako hlavné spojivo materiálov záporných elektród na vodnej báze sú produkty CMC široko používané domácimi a zahraničnými výrobcami batérií. Optimálne množstvo spojiva môže získať relatívne veľkú kapacitu batérie, dlhú životnosť cyklu a relatívne nízky vnútorný odpor.
Spojivo je jedným z dôležitých pomocných funkčných materiálov v lítium-iónových batériách. Je hlavným zdrojom mechanických vlastností celej elektródy a má dôležitý vplyv na výrobný proces elektródy a elektrochemický výkon batérie. Samotné spojivo nemá kapacitu a v batérii zaberá veľmi malý podiel.
Okrem adhéznych vlastností všeobecných spojív musia materiály spojív elektród lítium-iónových batérií tiež odolávať napučiavaniu a korózii elektrolytu, ako aj elektrochemickej korózii počas nabíjania a vybíjania. Zostáva stabilný v rozsahu pracovného napätia, takže nie je veľa polymérnych materiálov, ktoré možno použiť ako elektródové spojivá pre lítium-iónové batérie.
Existujú tri hlavné typy spojív lítium-iónových batérií, ktoré sa v súčasnosti široko používajú: polyvinylidénfluorid (PVDF), emulzia styrén-butadiénového kaučuku (SBR) a karboxymetylcelulóza (CMC). Okrem toho zaberajú určitý trh aj kyselina polyakrylová (PAA), spojivá na vodnej báze s polyakrylonitrilom (PAN) a polyakrylát ako hlavné zložky.
Štyri charakteristiky CMC na úrovni batérie
Kvôli zlej rozpustnosti kyslej štruktúry karboxymetylcelulózy vo vode je CMC veľmi široko používaným materiálom pri výrobe batérií, aby sa mohla lepšie aplikovať.
Ako hlavné spojivo materiálov záporných elektród na vodnej báze sú produkty CMC široko používané domácimi a zahraničnými výrobcami batérií. Optimálne množstvo spojiva môže získať relatívne veľkú kapacitu batérie, dlhú životnosť cyklu a relatívne nízky vnútorný odpor.
Štyri vlastnosti CMC sú:
Po prvé, CMC môže urobiť produkt hydrofilným a rozpustným, úplne rozpustným vo vode, bez voľných vlákien a nečistôt.
Po druhé, stupeň substitúcie je jednotný a viskozita je stabilná, čo môže poskytnúť stabilnú viskozitu a priľnavosť.
Po tretie, vyrábať produkty vysokej čistoty s nízkym obsahom kovových iónov.
Po štvrté, produkt má dobrú kompatibilitu s latexom SBR a inými materiálmi.
CMC sodná soľ karboxymetylcelulózy použitá v batérii kvalitatívne zlepšila svoj efekt použitia a zároveň jej poskytuje dobrý výkon pri súčasnom použití.
Úloha CMC v batériách
CMC je karboxymetylovaný derivát celulózy, ktorý sa zvyčajne pripravuje reakciou prírodnej celulózy s žieravinou a kyselinou monochlóroctovou a jeho molekulová hmotnosť sa pohybuje od tisícok do miliónov.
CMC je biely až svetložltý prášok, granulovaná alebo vláknitá látka, ktorá má silnú hygroskopickosť a je ľahko rozpustná vo vode. Ak je roztok neutrálny alebo alkalický, je to kvapalina s vysokou viskozitou. Ak sa dlhodobo zahrieva nad 80 °C, viskozita sa zníži a bude nerozpustný vo vode. Pri zahriatí na 190-205°C zhnedne, pri zahriatí na 235-248°C karbonizuje.
Pretože CMC má funkcie zahusťovania, spájania, zadržiavania vody, emulgácie a suspendovania vo vodnom roztoku, je široko používaný v oblasti keramiky, potravín, kozmetiky, tlače a farbenia, výroby papiera, textílií, náterov, lepidiel a medicíny, vysoko- koncová keramika a lítiové batérie Pole predstavuje asi 7 %, bežne známe ako „priemyselný glutaman sodný“.
KonkrétneCMCv batériifunkcie CMC sú: dispergovanie aktívneho materiálu zápornej elektródy a vodivého činidla; zahusťovací a anti-sedimentačný účinok na suspenziu záporných elektród; pomoc pri lepení; stabilizácia spracovateľského výkonu elektródy a pomoc pri zlepšovaní výkonu cyklu batérie; zlepšiť pevnosť v odlupovaní pólového nástavca atď.
Výkon a výber CMC
Pridanie CMC pri výrobe suspenzie elektród môže zvýšiť viskozitu suspenzie a zabrániť usadzovaniu suspenzie. CMC rozloží sodné ióny a anióny vo vodnom roztoku a viskozita lepidla CMC sa zníži so zvýšením teploty, ktoré ľahko absorbuje vlhkosť a má zlú elasticitu.
CMC môže hrať veľmi dobrú úlohu pri rozptyle grafitu s negatívnou elektródou. Keď sa množstvo CMC zvyšuje, produkty jej rozkladu priľnú k povrchu grafitových častíc a častice grafitu sa budú navzájom odpudzovať v dôsledku elektrostatickej sily, čím sa dosiahne dobrý disperzný efekt.
Zjavnou nevýhodou CMC je, že je pomerne krehký. Ak sa ako spojivo použije všetok CMC, grafitová negatívna elektróda sa zrúti počas procesu lisovania a rezania pólového nástavca, čo spôsobí vážnu stratu prášku. Súčasne je CMC značne ovplyvnený pomerom materiálov elektród a hodnotou pH a elektródový list môže počas nabíjania a vybíjania prasknúť, čo priamo ovplyvňuje bezpečnosť batérie.
Spočiatku bol spojivom používaným na miešanie záporných elektród PVDF a iné spojivá na báze oleja, ale vzhľadom na ochranu životného prostredia a ďalšie faktory sa stalo hlavným prúdom používať spojivá na báze vody pre záporné elektródy.
Dokonalé spojivo neexistuje, skúste si vybrať spojivo, ktoré spĺňa fyzikálne spracovanie a elektrochemické požiadavky. S rozvojom technológie lítiových batérií, ako aj otázkami nákladov a ochrany životného prostredia, spojivá na báze vody nakoniec nahradia spojivá na báze oleja.
CMC dva hlavné výrobné procesy
Podľa rôznych eterifikačných médií možno priemyselnú výrobu CMC rozdeliť do dvoch kategórií: metóda na báze vody a metóda na báze rozpúšťadla. Metóda využívajúca vodu ako reakčné médium sa nazýva metóda vodného média, ktorá sa používa na výrobu alkalického média a CMC nízkej kvality. Spôsob použitia organického rozpúšťadla ako reakčného média sa nazýva rozpúšťadlový spôsob, ktorý je vhodný na výrobu CMC strednej a vysokej kvality. Tieto dve reakcie sa uskutočňujú v miesiči, ktorý patrí k procesu miesenia a je v súčasnosti hlavnou metódou výroby CMC.
Metóda vodného média: skorší priemyselný výrobný proces, metóda spočíva v reakcii alkalickej celulózy a eterifikačného činidla v podmienkach voľnej alkálie a vody, ktorá sa používa na prípravu stredne a nízkokvalitných produktov CMC, ako sú čistiace prostriedky a textilné šlichtovacie činidlá Počkajte . Výhodou metódy vodného média je, že požiadavky na vybavenie sú relatívne jednoduché a náklady sú nízke; nevýhodou je, že v dôsledku nedostatku veľkého množstva kvapalného média teplo vznikajúce reakciou zvyšuje teplotu a urýchľuje rýchlosť vedľajších reakcií, čo má za následok nízku účinnosť éterifikácie a nízku kvalitu produktu.
Metóda rozpúšťadla; tiež známy ako metóda organického rozpúšťadla, je rozdelená na metódu miesenia a metódu v suspenzii podľa množstva reakčného riedidla. Jeho hlavnou črtou je, že alkalizačné a éterifikačné reakcie sa uskutočňujú v podmienkach organického rozpúšťadla ako reakčného média (riedidla). Podobne ako reakčný proces vodného spôsobu, aj rozpúšťadlový spôsob pozostáva z dvoch stupňov alkalizácie a éterifikácie, ale reakčné prostredie týchto dvoch stupňov je odlišné. Výhodou rozpúšťadlovej metódy je, že vynecháva procesy alkalického namáčania, lisovania, drvenia a starnutia, ktoré sú vlastné vodnému spôsobu, a alkalizácia a éterifikácia sa všetky vykonávajú v miesiči; nevýhodou je, že regulovateľnosť teploty je relatívne zlá a priestorové požiadavky sú relatívne nízke. ,vyššie náklady.
Čas odoslania: Jan-05-2023