ЦМЦ се користи у индустрији батерија

Шта је натријум карбоксиметил целулоза?

Натријум карбоксиметил целулоза, (назива се и: натријумова со карбоксиметил целулозе, натријумова со карбоксиметил целулозе, ЦМЦ, карбоксиметил, целулоза натријум, натријумсолтоф цабоксиметилцелулоза) је најраспрострањенија врста влакана у свету, дозе максималне.

Цмц-на је дериват целулозе са степеном полимеризације од 100~2000 и молекулском тежином од 242,16. Бели влакнасти или грануларни прах. Без мириса, без укуса, без укуса, хигроскопан, нерастворљив у органским растварачима. Овај рад углавном разуме примену натријум карбоксиметил целулозе у детаљима литијум-јонске батерије.

Напредак у примени натријум карбоксиметил целулозе ЦМЦу литијум-јонским батеријама

Тренутно се поливинилиден флуорид [пВДФ, (ЦХ: А ЦФ:)] широко користи као везиво у производњи литијум-јонских батерија. . ПВДФ није само скуп, већ је потребно користити и у процесу примене експлозива, пријатељског према околини органских растварача, као што је Н метил који захтева алкан кетон (НМп) и влажност ваздуха за производни процес стриктно, такође лако са уграђеним метал литијум, литијум графит секундарна реакција, посебно у условима високе температуре, спонтани ризик од топлотног бекства. Натријум карбоксиметил целулоза (ЦМЦ), везиво растворљиво у води, користи се као замена за пВДФ за материјале електрода, што може избећи употребу НМп, смањити трошкове и смањити загађење животне средине. Истовремено, производни процес не захтева влажност животне средине, али такође може побољшати капацитет батерије, продужити животни век циклуса. У овом раду је разматрана улога ЦМЦ-а у перформансама литијум-јонске батерије и сумиран је механизам побољшања перформанси батерије ЦМЦ-а са аспекта термичке стабилности, електричне проводљивости и електрохемијских карактеристика.

1. Структура и перформансе ЦМЦ

1) ЦМЦ структура

ЦМЦ се генерално класификује према различитом степену супституције (Д), а Дс у великој мери утичу на морфологију производа и перформансе. ЛКСие ет ал. проучавао ТХЕ ЦМЦ са Дс различитих Х парова На. Резултати СЕМ анализе су показали да ЦМЦ-Ли-1 (Дс = 1,00) има грануларну структуру, а ЦМЦ-Ли-2 (Дс = 0,62) линеарну структуру. Истраживање М.Е ет ал доказало је да ЦМЦ. Стирен бутадиен каучук (СБР) може инхибирати агломерацију Ли:О и стабилизовати структуру интерфејса, што је корисно за електрохемијске перформансе.

2) ЦМЦ перформансе

2.1)Термичка стабилност

Зј Хан и др. проучавала термичку стабилност различитих везива. Критична температура пВДФ је око 4500Ц. Када се достигне 500℃, долази до брзог распадања и маса се смањује за око 70%. Када је температура достигла 600℃, маса је додатно смањена за 70%. Када је температура достигла 300оЦ, маса ЦМЦ-Ли је смањена за 70%. Када је температура достигла 400 ℃, маса ЦМЦ-Ли је смањена за 10%. ЦМЦЛи се лакше разлаже од пВДФ-а на крају века трајања батерије.

2.2)Електрична проводљивост

С. Цхоу ет ал. Резултати тестирања су показали да је отпорност ЦМЦЛИ-1, ЦМЦ-Ли-2 и пВДФ била 0,3154 Мн·м и 0,2634 Мн, респективно. М и 20,0365 Мн·м, што указује да је отпор пВДФ већи од отпора ЦМЦЛи, проводљивост ЦМЦ-ЛИ је боља од оне пВДФ, а проводљивост ЦМЦЛИ.1 је нижа од проводљивости ЦМЦЛИ.2.

2.3)Електрохемијске перформансе

ФМ Цоуртел и др. проучавали су криве цикличне волтаметрије електрода на бази полисулфоната (АК) када су коришћена различита везива. Различита везива имају различите реакције оксидације и редукције, тако да је вршни потенцијал различит. Међу њима, оксидациони потенцијал ЦМЦЛи је 2,15В, а редукциони потенцијал је 2,55В. Оксидациони потенцијал и потенцијал редукције пВДФ-а били су 2,605 В и 1,950 В респективно. У поређењу са кривуљама цикличне волтаметрије из претходна два пута, разлика потенцијала пика оксидације-редукције када је коришћено ЦМЦЛи везиво била је мања од оне када је коришћен пВДФ, што указује да је реакција била мање ометана и да је ЦМЦЛи везиво било погодније за појава оксидационо-редукционе реакције.

2. Ефекат примене и механизам ЦМЦ

1) Ефекат примене

Пј Суо и др. проучавао је електрохемијске перформансе Си/Ц композитних материјала када су пВДФ и ЦМЦ коришћени као везива и открио да батерија која користи ЦМЦ по први пут има реверзибилни специфични капацитет од 700 мАх/г и још увек има 597 мАх/г након 4О циклуса, што био супериорнији од батерије која користи пВДФ. Јх Лее ет ал. проучавао је утицај Дс ЦМЦ-а на стабилност графитне суспензије и веровао да је квалитет течности суспензије одређен Дс. При ниском ДС, ЦМЦ има јака хидрофобна својства и може повећати реакцију са површином графита када се вода користи као медиј. ЦМЦ такође има предности у одржавању стабилности цикличних својстава анодних материјала од легуре силицијум-калаја. НиО електроде су припремљене са различитим концентрацијама (0,1моуЛ, 0,3мол/Л и 0,5мол/Л) ЦМЦ и пВДФ везива и напуњене и испражњене на 1,5-3,5В са струјом од 0,1ц. Током првог циклуса, капацитет ћелије за везивање пВДФ био је већи од капацитета ЦМЦ везивне ћелије. Када број циклуса достигне 10, капацитет пражњења пВДФ везива се очигледно смањује. Након 4ЈД циклуса, специфични капацитети пражњења 0,1мовЛ, 0,3МОУЛ и 0,5МовЛПВДФ везива су се смањили на 250мАх/г, 157мАтв 'г и 102мАх/г, респективно: Специфични капацитети пражњења батерија.,1моЛ3/Л. и 0,5 мол/ЛЦМЦ везива су одржавани на 698мАх/г, 555мАх/г и 550мАх/г, респективно.

ЦМЦ везиво се користи на ЛиТИ0. : и наночестице СнО2 у индустријској производњи. Користећи ЦМЦ као везиво, ЛиФепО4 и Ли4ТИ50л2 као позитивне и негативне активне материјале, респективно, и користећи пИР14ФС1 као електролит за успоравање пламена, батерија је циклусирана 150 пута при струји од 0,1ц на 1,5в ~ 3,5В на температури, и позитивно специфично капацитивност је одржавана на 140мАх/г. Међу различитим металним солима у ЦМЦ, ЦМЦЛи уводи друге металне јоне, који могу инхибирати „реакцију размене (вии)“ у електролиту током циркулације.

2) Механизам побољшања перформанси

ЦМЦ Ли везиво може побољшати електрохемијске перформансе АК базне електроде у литијумској батерији. М.Е ет ал. -4 је спровео прелиминарну студију о механизму и предложио модел расподеле ЦМЦ-Ли у АК електроди. Добре перформансе ЦМЦЛи потичу од снажног ефекта везивања водоничних веза које производи ОХ, што доприноси ефикасном формирању мрежастих структура. Хидрофилни ЦМЦ-Ли се неће растворити у органском електролиту, тако да има добру стабилност у батерији и има јаку адхезију на структуру електроде, што чини да батерија има добру стабилност. Цмц-ли везиво има добру Ли проводљивост јер постоји велики број функционалних група на молекуларном ланцу ЦМЦ-Ли. Током пражњења, постоје два извора ефикасних супстанци које делују са Ли: (1) Ли у електролиту; (2) Ли на молекулском ланцу ЦМЦ-Ли близу ефективног центра активне супстанце.

Реакција хидроксилне групе и хидроксилне групе у карбоксиметил ЦМЦ-Ли везиву ће формирати ковалентну везу; Под дејством силе електричног поља, У може пренети на молекуларни ланац или суседни молекуларни ланац, односно структура молекулског ланца неће бити оштећена; На крају, Љ ће се везати за АК честицу. Ово указује да примена ЦМЦЛи не само да побољшава ефикасност преноса Ли, већ и побољшава стопу искоришћења АК. Што је већи садржај цХ:ЦООЛи и 10Ли у молекуларном ланцу, то је лакши трансфер Ли. М. Аррманд и др. веровао је да органска једињења -ЦООХ или ОХ могу реаговати са 1 Ли и произвести 1 Ц00Ли или 1 0Ли при ниском потенцијалу. У циљу даљег истраживања механизма ЦМЦЛ везива у електроди, као активни материјал коришћен је ЦМЦ-Ли-1 и добијени су слични закључци. Ли реагује са једним цХ, ЦООХ и једним 0Х из ЦМЦ Ли и генерише цХ: ЦООЛи и један 0 “респективно, као што је приказано у једначинама (1) и (2)

Како се број цХ, ЦООЛи и ОЛи повећава, расте и ТХЕ ДС ЦМЦ-Ли. Ово показује да органски слој састављен углавном од површинског везива АК честица постаје стабилнији и лакши за пренос Ли. ЦМЦЛи је проводљиви полимер који обезбеђује транспортни пут за Ли да стигне до површине АК честица. ЦМЦЛи везива имају добру електронску и јонску проводљивост, што резултира добрим електрохемијским перформансама и дугим животним циклусом ЦМЦЛ електрода. ЈС Бридел и др. припремио аноду литијум-јонске батерије користећи композитне материјале силицијум/угљеник/полимер са различитим везивним средствима да би проучавао утицај интеракције између силицијума и полимера на укупне перформансе батерије и открио да ЦМЦ има најбоље перформансе када се користи као везиво. Између силицијума и ЦМЦ-а постоји јака водонична веза, која има способност самоизлечења и може да прилагоди све већи напон материјала током циклуса да би одржала стабилност структуре материјала. Са ЦМЦ као везивом, капацитет силицијумске аноде може се одржати изнад 1000мАх/г у најмање 100 циклуса, а кулонска ефикасност је близу 99,9%.

3, закључак

Као везиво, ЦМЦ материјал се може користити у различитим врстама електродних материјала као што су природни графит, мезофазне угљеничне микросфере (МЦМБ), литијум титанат, анодни материјал на бази силикона на бази калаја и анодни материјал од литијум гвожђе фосфата, што може побољшати батерију капацитет, стабилност циклуса и животни век у поређењу са пИДФ. То је корисно за термичку стабилност, електричну проводљивост и електрохемијска својства ЦМЦ материјала. Постоје два главна механизма за ЦМЦ за побољшање перформанси литијум-јонских батерија:

(1) Стабилне перформансе везивања ЦМЦ-а стварају неопходан предуслов за постизање стабилних перформанси батерије;

(2) ЦМЦ има добру електронску и јонску проводљивост и може подстаћи трансфер Ли