CMC hutumia katika Sekta ya Betri

Selulosi ya sodium carboxymethyl ni nini?

Selulosi ya sodiamu ya Carboxymethyl, (pia huitwa: chumvi ya selulosi ya Carboxymethyl, selulosi ya Carboxymethyl, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose) ni aina za nyuzinyuzi zinazotumiwa sana duniani, kipimo cha juu zaidi.

Cmc-na ni derivative ya selulosi yenye shahada ya upolimishaji ya 100~2000 na uzito wa molekuli 242.16. Poda nyeupe ya nyuzi au punjepunje. Isiyo na harufu, isiyo na ladha, isiyo na ladha, RISHAI, isiyoyeyuka katika vimumunyisho vya kikaboni. Karatasi hii hasa ya kuelewa utumizi wa selulosi ya sodium carboxymethyl katika maelezo ya betri ya ioni ya lithiamu.

Maendeleo ya utumiaji wa selulosi ya Sodium carboxymethyl CMCkatika betri za lithiamu ion

Kwa sasa, floridi ya polyvinylidene [pVDF, (CH: A CF:)] inatumika sana kama binder katika utengenezaji wa betri za ioni za lithiamu. . PVDF si tu ya gharama kubwa, pia haja ya kutumia katika mchakato wa maombi ya kulipuka, rafiki kwa mazingira ya vimumunyisho kikaboni, kama vile N methyl ambayo alkane ketone (NMp) na mahitaji ya unyevu hewa kwa ajili ya mchakato wa uzalishaji madhubuti, pia kwa urahisi na iliyoingia. chuma lithiamu, lithiamu grafiti sekondari mmenyuko, hasa katika hali ya joto ya juu, hatari hiari ya kukimbia mafuta. Selulosi ya sodiamu carboxymethyl (CMC), kiunganishi cha mumunyifu katika maji, hutumika kama mbadala wa pVDF kwa nyenzo za elektrodi, ambazo zinaweza kuzuia matumizi ya NMp, kupunguza gharama na kupunguza uchafuzi wa mazingira. Wakati huo huo, mchakato wa uzalishaji hauhitaji unyevu wa mazingira, lakini pia unaweza kuboresha uwezo wa betri, kuongeza muda wa maisha ya mzunguko. Katika karatasi hii, jukumu la CMC katika utendaji wa betri ya ioni ya lithiamu lilipitiwa upya, na utaratibu wa CMC kuboresha utendaji wa betri ulifupishwa kutoka kwa vipengele vya uthabiti wa joto, upitishaji wa umeme na sifa za kielektroniki.

1. Muundo na utendaji wa CMC

1) Muundo wa CMC

CMC kwa ujumla huainishwa kwa viwango tofauti vya uingizwaji (Ds), na mofolojia na utendaji wa bidhaa huathiriwa sana na D. LXie na wengine. alisoma THE CMC na Ds za H jozi tofauti za Na. Matokeo ya uchambuzi wa SEM yalionyesha kuwa CMC-Li-1 (Ds = 1.00) iliwasilisha muundo wa punjepunje, na CMC-Li-2 (Ds = 0.62) iliwasilisha muundo wa mstari. Utafiti wa M. E et al ulithibitisha kuwa CMC. Raba ya styrene butadiene (SBR) inaweza kuzuia muunganisho wa Li: O na kuleta utulivu wa muundo wa kiolesura, ambao ni wa manufaa kwa utendaji wa kielektroniki.

2) Utendaji wa CMC

2.1 )Utulivu wa joto

Zj Han na wenzake. alisoma utulivu wa joto wa binders tofauti. Joto muhimu la pVDF ni takriban 4500C. Inapofikia 500 ℃, mtengano wa haraka hutokea na wingi hupunguzwa kwa karibu 70%. Joto lilipofikia 600 ℃, misa ilipunguzwa zaidi kwa 70%. Wakati joto lilipofikia 300oC, wingi wa CMC-Li ulipunguzwa kwa 70%. Joto lilipofikia 400 ℃, wingi wa CMC-Li ulipunguzwa kwa 10%. CMCLi hutengana kwa urahisi zaidi kuliko pVDF mwisho wa maisha ya betri.

2.2 )Conductivity ya umeme

S. Chou et al. Matokeo ya mtihani yalionyesha kuwa upinzani wa CMCLI-1, CMC-Li-2 na pVDF ulikuwa 0.3154 Mn·m na 0.2634 Mn, mtawalia. M na 20.0365 Mn·m, kuonyesha kwamba resistivity ya pVDF ni ya juu kuliko ya CMCLi, conductivity ya CMC-LI ni bora kuliko ya pVDF, na conductivity ya CMCLI.1 ni ya chini kuliko ya CMCLI.2.

2.3)Utendaji wa electrochemical

FM Courtel et al. ilisoma mikondo ya mzunguko wa voltammetry ya elektrodi zenye msingi wa poly-sulfonate (AQ) wakati vifunganishi tofauti vilipotumika. Viunganishi tofauti vina athari tofauti za oksidi na kupunguza, kwa hivyo uwezo wa kilele ni tofauti. Miongoni mwao, uwezo wa oxidation wa CMCLi ni 2.15V, na uwezo wa kupunguza ni 2.55V. Uwezo wa oksidi na uwezo wa kupunguza wa pVDF ulikuwa 2.605 V na 1.950 V mtawalia. Ikilinganishwa na mikondo ya mzunguko wa voltammetry ya nyakati mbili zilizopita, kilele cha tofauti cha kilele cha kupunguza oxidation wakati kifungamanishi cha CMCLi kilipotumika kilikuwa kidogo kuliko ile wakati pVDF ilipotumiwa, ikionyesha kuwa mwitikio haukuzuiwa kidogo na kifungashio cha CMCLi kilikuwa cha kufaa zaidi. tukio la mmenyuko wa kupunguza oxidation.

2. Athari ya maombi na utaratibu wa CMC

1) Athari ya maombi

Pj Suo na wenzake. ilichunguza utendakazi wa kielektroniki wa nyenzo za mchanganyiko wa Si/C wakati pVDF na CMC zilitumika kama viunganishi, na ikagundua kuwa betri inayotumia CMC ilikuwa na uwezo mahususi wa 700mAh/g kwa mara ya kwanza na bado ilikuwa na 597mAh/g baada ya mizunguko ya 4O, ambayo ilikuwa bora kuliko betri kwa kutumia pVDF. Jh Lee na wenzake. ilisoma ushawishi wa Ds wa CMC juu ya uthabiti wa kusimamishwa kwa grafiti na kuamini kuwa ubora wa kioevu wa kusimamishwa uliamuliwa na D. Katika DS ya chini, CMC ina sifa dhabiti za haidrofobu, na inaweza kuongeza athari kwa uso wa grafiti wakati maji yanatumiwa kama media. CMC pia ina faida katika kudumisha utulivu wa mali ya mzunguko wa silicon - vifaa vya anode ya aloi ya bati. Electrodes za NiO zilitayarishwa kwa viwango tofauti (0.1mouL, 0.3mol/L na 0.5mol/L) CMC na binder ya pVDF, na kuchajiwa na kutolewa kwa 1.5-3.5V kwa mkondo wa 0.1c. Wakati wa mzunguko wa kwanza, uwezo wa seli ya binder ya pVDF ulikuwa wa juu kuliko ule wa seli ya binder ya CMC. Wakati idadi ya mizunguko inafikia lO, uwezo wa kutokwa wa kifunga pVDF hupungua kwa wazi. Baada ya mizunguko ya 4JD, uwezo mahususi wa utiaji wa viunganishi vya 0.1movL, 0.3MOUL na 0.5MovLPVDF ulipungua hadi 250mAh/g, 157mAtv 'g na 102mAh/g, mtawalia: Uwezo mahususi wa kutoa betri zenye moL3/L/0L. na 0.5 moL/LCMC binder ziliwekwa 698mAh/g, 555mAh/g na 550mAh/g, mtawalia.

Kifungamanishi cha CMC kinatumika kwenye LiTI0. : na SnO2 nanoparticles katika uzalishaji wa viwanda. Kwa kutumia CMC kama kifunga, LiFepO4 na Li4TI50l2 kama nyenzo amilifu chanya na hasi, mtawalia, na kutumia pYR14FS1 kama elektroliti inayorudisha nyuma mwali, betri iliendeshwa kwa baisikeli mara 150 kwa mkondo wa 0.1c kwa 1.5v ~ 3.5V kwa joto, na chanya mahususi maalum. uwezo ulidumishwa kwa 140mAh/g. Miongoni mwa chumvi mbalimbali za chuma katika CMC, CMCLi huanzisha ioni nyingine za chuma, ambazo zinaweza kuzuia "mtikio wa kubadilishana (vii)" katika electrolyte wakati wa mzunguko.

2) Utaratibu wa kuboresha utendaji

Kifungamanishi cha CMC Li kinaweza kuboresha utendaji wa kielektroniki wa elektrodi msingi wa AQ katika betri ya lithiamu. M. E na wenzake. -4 ilifanya utafiti wa awali juu ya utaratibu na ilipendekeza mfano wa usambazaji wa CMC-Li katika electrode ya AQ. Utendaji mzuri wa CMCLi unatokana na athari kali ya kuunganisha ya vifungo vya hidrojeni vinavyozalishwa na OH, ambayo inachangia uundaji wa ufanisi wa miundo ya mesh. Hydrophilic CMC-Li haiwezi kufuta katika electrolyte ya kikaboni, kwa hiyo ina utulivu mzuri katika betri, na ina mshikamano mkali kwa muundo wa electrode, ambayo inafanya betri kuwa na utulivu mzuri. Kifungamanishi cha Cmc-li kina conductivity nzuri ya Li kwa sababu kuna idadi kubwa ya vikundi vya utendaji kwenye mnyororo wa molekuli ya CMC-Li. Wakati wa kutokwa, kuna vyanzo viwili vya vitu vyenye ufanisi vinavyofanya kazi na Li: (1) Li katika electrolyte; (2) Li kwenye mnyororo wa molekuli ya CMC-Li karibu na kituo cha ufanisi cha dutu amilifu.

Mwitikio wa kikundi cha haidroksili na kikundi cha haidroksili katika binder ya kaboksimethyl CMC-Li itaunda dhamana shirikishi; Chini ya hatua ya nguvu ya shamba la umeme, U inaweza kuhamisha kwenye mnyororo wa Masi au mnyororo wa karibu wa Masi, yaani, muundo wa mnyororo wa Masi hautaharibiwa; Hatimaye, Lj itaunganishwa na chembe ya AQ. Hii inaonyesha kuwa utumiaji wa CMCLi hauboresha tu ufanisi wa uhamishaji wa Li, lakini pia unaboresha kiwango cha utumiaji cha AQ. Kadiri maudhui ya cH yanavyoongezeka: COOLi na 10Li kwenye mnyororo wa molekuli, ndivyo uhamishaji wa Li unavyokuwa rahisi zaidi. M. Arrmand et al. iliamini kuwa misombo ya kikaboni ya -COOH au OH inaweza kuguswa na 1 Li mtawalia na kutoa 1 C00Li au 1 0Li kwa uwezo mdogo. Ili kuchunguza zaidi utaratibu wa binder ya CMCLi katika elektrodi, CMC-Li-1 ilitumika kama nyenzo hai na hitimisho sawa zilipatikana. Li humenyuka kwa ch moja, COOH na 0H moja kutoka CMC Li na kuzalisha cH: COOLi na moja 0 “mtawalia, kama inavyoonyeshwa katika milinganyo (1) na (2)

Kadiri idadi ya cH, COOLi, na OLi inavyoongezeka, DS ya CMC-Li huongezeka. Hii inaonyesha kwamba safu ya kikaboni inayojumuisha hasa kifunga chembe cha uso cha AQ inakuwa thabiti zaidi na rahisi kuhamisha Li. CMCLi ni polima elekezi ambayo hutoa njia ya usafiri kwa Li kufikia uso wa chembe za AQ. Vifungashio vya CMCLi vina conductivity nzuri ya kielektroniki na ionic, ambayo husababisha utendaji mzuri wa kielektroniki na maisha marefu ya mzunguko wa elektroni za CMCLi. JS Bridel et al. ilitayarisha anodi ya betri ya ioni ya lithiamu kwa kutumia nyenzo za utunzi za silicon/kaboni/polima na viunganishi tofauti ili kuchunguza ushawishi wa mwingiliano kati ya silicon na polima kwenye utendakazi wa jumla wa betri, na ikagundua kuwa CMC ilikuwa na utendakazi bora zaidi ilipotumiwa kama kiunganisha. Kuna uhusiano mkubwa wa hidrojeni kati ya silicon na CMC, ambayo ina uwezo wa kujiponya na inaweza kurekebisha mkazo unaoongezeka wa nyenzo wakati wa mchakato wa baiskeli ili kudumisha uthabiti wa muundo wa nyenzo. CMC ikiwa kifungamanishi, uwezo wa anodi ya silicon unaweza kuwekwa zaidi ya 1000mAh/g katika angalau mizunguko 100, na ufanisi wa coulomb unakaribia 99.9%.

3, hitimisho

Kama kiunganishi, nyenzo za CMC zinaweza kutumika katika aina tofauti za vifaa vya elektrodi kama vile grafiti asilia, microspheres ya kaboni ya meso-awamu (MCMB), titanati ya lithiamu, nyenzo ya anode ya msingi ya silicon na nyenzo ya anode ya lithiamu chuma, ambayo inaweza kuboresha betri. uwezo, uthabiti wa mzunguko na maisha ya mzunguko ikilinganishwa na pYDF. Ni manufaa kwa utulivu wa joto, conductivity ya umeme na mali ya electrochemical ya vifaa vya CMC. Kuna njia kuu mbili za CMC kuboresha utendaji wa betri za ioni za lithiamu:

(1) Utendakazi thabiti wa uunganishaji wa CMC huunda sharti muhimu la kupata utendakazi thabiti wa betri;

(2) CMC ina conductivity nzuri ya elektroni na ioni na inaweza kukuza uhamisho wa Li