CMC migunakeun di Industri Batré

Naon éta natrium karboksimétil selulosa?

Sodium Carboxymethyl cellulose, (disebut oge: Carboxymethyl cellulose sodium salt, Carboxymethyl cellulose, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose) nyaéta jenis serat anu paling loba dipaké di dunya, dosis maksimum.

Cmc-na mangrupikeun turunan selulosa kalayan gelar polimérisasi 100~2000 sareng beurat molekul 242,16. Bubuk serat atanapi granular bodas. Bau, hambar, hambar, higroskopis, teu leyur dina pangleyur organik. Tulisan ieu utamina pikeun ngartos aplikasi natrium karboksimétil selulosa dina detil batré ion litium.

Kamajuan dina aplikasi Sodium carboxymethyl cellulose CMCdina batré litium ion

Ayeuna, polyvinylidene fluoride [pVDF, (CH: A CF:)] loba dipaké salaku binder dina produksi batré ion litium. . PVDF henteu ngan mahal, ogé perlu dipaké dina prosés aplikasi tina bahan peledak, ramah lingkungan pangleyur organik, kayaning N métil nu alkana keton (NMp) jeung syarat kalembaban hawa pikeun prosés produksi mastikeun, ogé gampang jeung embedded. logam litium, litium grafit réaksi sekundér, utamana dina kaayaan suhu luhur, résiko spontan tina runaway termal. Natrium carboxymethyl cellulose (CMC), hiji binder larut cai, dipaké salaku gaganti pVDF pikeun bahan éléktroda, nu bisa nyingkahan pamakéan NMp, ngurangan biaya jeung ngurangan polusi lingkungan. Dina waktos anu sami, prosés produksi henteu meryogikeun kalembaban lingkungan, tapi ogé tiasa ningkatkeun kapasitas batré, manjangkeun umur siklus. Dina makalah ieu, peran CMC dina kinerja batré ion litium ieu reviewed, sarta mékanisme CMC ngaronjatkeun kinerja batré ieu diringkeskeun tina aspék stabilitas termal, konduktivitas listrik sarta ciri éléktrokimia.

1. Struktur jeung kinerja CMC

1) Struktur CMC

CMC umumna digolongkeun dumasar kana darajat substitusi (Ds) anu béda-béda, sareng morfologi sareng kinerja produk dipangaruhan pisan ku Ds. LXie et al. diajar THE CMC kalawan Ds tina pasangan H béda Na. Hasil analisis SEM némbongkeun yén CMC-Li-1 (Ds = 1.00) dibere struktur granular, sarta CMC-Li-2 (Ds = 0.62) dibere struktur linier. Panalungtikan M. Et al ngabuktikeun yén CMC. Karét styrene butadiena (SBR) tiasa ngahambat aglomerasi Li: O sareng nyaimbangkeun struktur antarmuka, anu mangpaat pikeun pagelaran éléktrokimia.

2) kinerja CMC

2.1)Stabilitas termal

Zj Han et al. nalungtik stabilitas termal tina binders béda. Suhu kritis pVDF kira-kira 4500C. Nalika ngahontal 500 ℃, dékomposisi gancang lumangsung sarta massa diréduksi ku kira 70%. Nalika hawa ngahontal 600 ℃, massa ieu salajengna ngurangan ku 70%. Nalika suhu ngahontal 300oC, massa CMC-Li diréduksi ku 70%. Nalika hawa ngahontal 400 ℃, massa CMC-Li diréduksi ku 10%. CMCLi leuwih gampang decomposed ti pVDF di ahir umur batre.

2.2)Konduktivitas listrik

S. Chou et al. Hasil tés nunjukkeun yén résistivitas CMCLI-1, CMC-Li-2 sareng pVDF masing-masing 0,3154 Mn·m sareng 0,2634 Mn. M jeung 20.0365 Mn · m, nunjukkeun yén résistansi pVDF leuwih luhur batan CMCLi, konduktivitas CMC-LI leuwih hade tinimbang pVDF, sarta konduktivitas CMCLI.1 leuwih handap tina CMCLI.2.

2.3)Kinerja éléktrokimia

FM Courtel et al. ngulik kurva voltammétri siklik tina éléktroda dumasar poli-sulfonat (AQ) nalika binders anu béda dipaké. Binders béda boga réaksi oksidasi jeung réduksi béda, jadi poténsi puncak béda. Diantarana, poténsi oksidasi CMCLi nyaéta 2.15V, sareng poténsi réduksi nyaéta 2.55V. Potensi oksidasi jeung poténsi réduksi pVDF masing-masing 2.605 V jeung 1.950 V. Dibandingkeun sareng kurva voltammétri siklik tina dua kali saméméhna, bédana poténsi puncak puncak oksidasi-réduksi nalika pangikat CMCLi dianggo langkung alit tibatan nalika pVDF dianggo, nunjukkeun yén réaksina kirang ngahalangan sareng beungkeut CMCLi langkung kondusif pikeun lumangsungna réaksi oksidasi-réduksi.

2. Pangaruh aplikasi sareng mékanisme CMC

1) Pangaruh aplikasi

Pj Suo et al. nalungtik kinerja éléktrokimia bahan komposit Si / C nalika pVDF na CMC dipaké salaku binders, sarta kapanggih yén batré ngagunakeun CMC miboga kapasitas husus malik 700mAh / g pikeun kahiji kalina sarta masih boga 597mAh / g sanggeus 4O siklus, nu éta punjul ti batré maké pVDF. Jh Lee et al. nalungtik pangaruh Ds of CMC dina stabilitas gantung grafit sarta yakin yén kualitas cair gantung ditangtukeun ku Ds. Dina DS low, CMC miboga sipat hidrofobik kuat, sarta bisa ningkatkeun réaksi jeung permukaan grafit lamun cai dipaké salaku media. CMC ogé boga kaunggulan dina ngajaga stabilitas sipat siklik silikon - bahan anoda alloy timah. Éléktroda NiO disiapkeun kalawan konsentrasi béda (0.1mouL, 0.3mol/L jeung 0.5mol/L) CMC jeung pVDF binder, sarta muatan jeung discharged dina 1.5-3.5V kalawan arus 0.1c. Salila siklus kahiji, kapasitas sél pVDF binder leuwih luhur batan sél CMC binder. Nalika jumlah siklus ngahontal lO, kapasitas ngurangan pVDF binder nurun écés. Saatos siklus 4JD, kapasitas ngaleupaskeun spésifik 0.1movL, 0.3MOUL sareng 0.5MovLPVDF binders turun ka 250mAh / g, 157mAtv 'g sareng 102mAh / g, masing-masing: Kapasitas khusus batré kalayan 0.1 moL / L / g. jeung 0,5 moL / LCMC binder disimpen dina 698mAh / g, 555mAh / g jeung 550mAh / g, masing-masing.

CMC binder dipaké dina LiTI0. : jeung nanopartikel SnO2 dina produksi industri. Ngagunakeun CMC salaku binder, LiFepO4 na Li4TI50l2 salaku bahan aktif positif jeung negatif, masing-masing, sarta ngagunakeun pYR14FS1 salaku éléktrolit retardant seuneu, batréna ieu cycled 150 kali dina arus 0.1c dina 1.5v ~ 3.5V dina suhu, sarta spésifik positif. kapasitansi dijaga dina 140mAh / g. Diantara rupa-rupa uyah logam dina CMC, CMCLi ngawanohkeun ion logam lianna, nu bisa ngahambat "réaksi bursa (vii)" dina éléktrolit salila sirkulasi.

2) Mékanisme perbaikan kinerja

CMC Li map bisa ningkatkeun kinerja éléktrokimia éléktroda basa AQ dina batré litium. M. Et al. -4 dilakukeun studi awal dina mékanisme jeung ngajukeun model sebaran CMC-Li dina éléktroda AQ. Kinerja alus tina CMCLi asalna tina pangaruh beungkeutan kuat beungkeut hidrogén dihasilkeun hiji OH, nu nyumbang kana formasi efisien struktur bolong. The hidrofilik CMC-Li moal leyur dina éléktrolit organik, jadi mibanda stabilitas alus dina batréna, sarta ngabogaan adhesion kuat kana struktur éléktroda, nu ngajadikeun batréna boga stabilitas alus. Cmc-li binder boga konduktivitas Li alus sabab aya sajumlah badag gugus fungsi dina ranté molekul CMC-Li. Salila ngurangan, aya dua sumber zat éféktif akting jeung Li: (1) Li dina éléktrolit; (2) Li dina ranté molekul CMC-Li deukeut puseur éféktif zat aktif.

Réaksi gugus hidroksil jeung gugus hidroksil dina carboxymethyl CMC-Li binder bakal ngabentuk beungkeut kovalén; Dina aksi gaya médan listrik, U bisa mindahkeun kana ranté molekular atawa ranté molekular padeukeut, nyaeta, struktur ranté molekular moal ruksak; Antukna, Lj bakal meungkeut partikel AQ. Ieu nunjukkeun yén aplikasi CMCLi teu ukur ngaronjatkeun efisiensi mindahkeun Li, tapi ogé ngaronjatkeun laju utilization of AQ. Nu leuwih luhur eusi cH: COOLi jeung 10Li dina ranté molekul, nu Li gampang mindahkeun. M. Arrmand dkk. dipercaya yén sanyawa organik -COOH atawa OH bisa ngaréaksikeun jeung 1 Li masing-masing sarta ngahasilkeun 1 C00Li atawa 1 0Li dina poténsi low. Dina raraga salajengna ngajajah mékanisme of CMCLi binder dina éléktroda, CMC-Li-1 ieu dipaké salaku bahan aktip sarta conclusions sarupa dicandak. Li ngaréaksikeun sareng hiji cH, COOH sareng hiji 0H ti CMC Li sareng ngahasilkeun cH: COOLi sareng hiji 0 "masing-masing, sapertos anu dipidangkeun dina persamaan (1) sareng (2)

Nalika jumlah cH, COOLi, sareng OLi naék, DS CMC-Li naék. Ieu nunjukeun yen lapisan organik diwangun utamana ku AQ partikel permukaan map jadi leuwih stabil sarta gampang pikeun mindahkeun Li. CMCLi mangrupakeun polimér conductive nu nyadiakeun jalur angkutan pikeun Li ngahontal beungeut partikel AQ. Binders CMCLi boga konduktivitas éléktronik jeung ionik alus, nu ngakibatkeun kinerja éléktrokimia alus tur hirup siklus panjang éléktroda CMCLi. JS Bridel et al. disiapkeun anoda batré ion litium ngagunakeun silikon / karbon / bahan komposit polimér jeung binders béda pikeun diajar pangaruh interaksi antara silikon jeung polimér dina kinerja sakabéh batréna, sarta kapanggih yén CMC miboga kinerja pangalusna lamun dipaké salaku map. Aya beungkeut hidrogén anu kuat antara silikon sareng CMC, anu ngagaduhan kamampuan nyageurkeun diri sareng tiasa nyaluyukeun setrés bahan anu ningkat salami prosés siklus pikeun ngajaga stabilitas struktur bahan. Kalawan CMC salaku map, kapasitas silikon anoda bisa diteundeun luhur 1000mAh / g dina sahanteuna 100 siklus, sarta efisiensi coulomb deukeut ka 99,9%.

3, kacindekan

Salaku map a, bahan CMC bisa dipaké dina tipena béda bahan éléktroda kayaning grafit alam, meso-fase karbon microspheres (MCMB), litium titanate, timah dumasar silikon dumasar bahan anoda jeung litium beusi fosfat anoda bahan, nu bisa ningkatkeun batréna. kapasitas, stabilitas siklus sarta hirup siklus dibandingkeun kalawan pYDF. Mangpaat pikeun stabilitas termal, konduktivitas listrik sareng sipat éléktrokimia bahan CMC. Aya dua mékanisme utama pikeun CMC ningkatkeun kinerja batré ion litium:

(1) kinerja beungkeutan stabil CMC nyiptakeun prerequisite diperlukeun pikeun meunangkeun kinerja batré stabil;

(2) CMC boga konduktivitas éléktron jeung ion alus sarta bisa ngamajukeun mindahkeun Li