CMC பேட்டரி துறையில் பயன்படுத்துகிறது

சோடியம் கார்பாக்சிமெதில் செல்லுலோஸ் என்றால் என்ன?

சோடியம் கார்பாக்சிமெதில் செல்லுலோஸ், (மேலும் அழைக்கப்படுகிறது: கார்பாக்சிமீதில் செல்லுலோஸ் சோடியம் உப்பு, கார்பாக்சிமெதில் செல்லுலோஸ், சிஎம்சி, கார்பாக்சிமெதில், செல்லுலோஸ்சோடியம், சோடியம்சால்டோஃப் காபாக்சிமெதில்செல்லுலோஸ்) என்பது உலகில் மிகவும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் ஃபைபர் வகை, அதிகபட்ச அளவு.

Cmc-na என்பது 100~2000 பாலிமரைசேஷன் டிகிரி மற்றும் 242.16 மூலக்கூறு எடை கொண்ட செல்லுலோஸ் வழித்தோன்றலாகும். வெள்ளை நார்ச்சத்து அல்லது சிறுமணி தூள். மணமற்ற, சுவையற்ற, சுவையற்ற, ஹைக்ரோஸ்கோபிக், கரிம கரைப்பான்களில் கரையாதது. லித்தியம் அயன் பேட்டரி விவரங்களில் சோடியம் கார்பாக்சிமெதில் செல்லுலோஸின் பயன்பாட்டைப் புரிந்துகொள்வதற்காக இந்த கட்டுரை முக்கியமாக உள்ளது.

சோடியம் கார்பாக்சிமெதில் செல்லுலோஸின் பயன்பாட்டில் முன்னேற்றம் சி.எம்.சிலித்தியம் அயன் பேட்டரிகளில்

தற்போது, ​​பாலிவினைலைடின் ஃவுளூரைடு [pVDF, (CH: A CF:)] லித்தியம் அயன் பேட்டரிகள் தயாரிப்பில் பைண்டராகப் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது. . PVDF ஆனது விலையுயர்ந்தது மட்டுமல்ல, வெடிக்கும் தன்மையைப் பயன்படுத்துவதற்கான செயல்பாட்டில் பயன்படுத்தப்பட வேண்டும், கரிம கரைப்பான்களின் சுற்றுச்சூழலுக்கு ஏற்றது, அதாவது அல்கேன் கீட்டோன் (NMp) மற்றும் காற்றின் ஈரப்பதம் தேவைகள் உற்பத்தி செயல்முறைக்கு கண்டிப்பாக, எளிதில் உட்பொதிக்கப்பட்டவை. உலோக லித்தியம், லித்தியம் கிராஃபைட் இரண்டாம் நிலை எதிர்வினை, குறிப்பாக அதிக வெப்பநிலையின் நிலையில், வெப்ப ரன்வேயின் தன்னிச்சையான ஆபத்து. சோடியம் கார்பாக்சிமெதில் செல்லுலோஸ் (CMC), நீரில் கரையக்கூடிய பைண்டர், மின்முனைப் பொருட்களுக்கு pVDF க்கு மாற்றாகப் பயன்படுத்தப்படுகிறது, இது NMp பயன்பாட்டைத் தவிர்க்கவும், செலவுகளைக் குறைக்கவும் மற்றும் சுற்றுச்சூழல் மாசுபாட்டைக் குறைக்கவும் முடியும். அதே நேரத்தில், உற்பத்தி செயல்முறைக்கு சுற்றுச்சூழல் ஈரப்பதம் தேவையில்லை, ஆனால் பேட்டரியின் திறனை மேம்படுத்தலாம், சுழற்சி ஆயுளை நீடிக்கலாம். இந்த ஆய்வறிக்கையில், லித்தியம் அயன் பேட்டரியின் செயல்திறனில் சிஎம்சியின் பங்கு மதிப்பாய்வு செய்யப்பட்டது, மேலும் சிஎம்சியின் பேட்டரி செயல்திறனை மேம்படுத்தும் வழிமுறை வெப்ப நிலைத்தன்மை, மின் கடத்துத்திறன் மற்றும் மின்வேதியியல் பண்புகள் ஆகியவற்றின் அம்சங்களில் இருந்து சுருக்கப்பட்டது.

1. CMC இன் கட்டமைப்பு மற்றும் செயல்திறன்

1) சிஎம்சி அமைப்பு

CMC பொதுவாக வெவ்வேறு அளவு மாற்று (Ds) மூலம் வகைப்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் தயாரிப்பு உருவவியல் மற்றும் செயல்திறன் Ds ஆல் பெரிதும் பாதிக்கப்படுகிறது. LXie மற்றும் பலர். Na இன் வெவ்வேறு H ஜோடிகளின் Ds உடன் CMC ஐப் படித்தார். SEM பகுப்பாய்வு முடிவுகள் CMC-Li-1 (Ds = 1.00) சிறுமணி அமைப்பையும், CMC-Li-2 (Ds = 0.62) நேரியல் கட்டமைப்பையும் வழங்கியது. M. E et al இன் ஆராய்ச்சி CMC என்பதை நிரூபித்தது. ஸ்டைரீன் பியூடடைன் ரப்பர் (SBR) Li: O இன் ஒருங்கிணைப்பைத் தடுக்கிறது மற்றும் இடைமுக அமைப்பை உறுதிப்படுத்துகிறது, இது மின்வேதியியல் செயல்திறனுக்கு நன்மை பயக்கும்.

2) CMC செயல்திறன்

2.1)வெப்ப நிலைத்தன்மை

Zj ஹான் மற்றும் பலர். வெவ்வேறு பைண்டர்களின் வெப்ப நிலைத்தன்மையை ஆய்வு செய்தார். pVDF இன் முக்கியமான வெப்பநிலை சுமார் 4500C ஆகும். 500℃ அடையும் போது, ​​விரைவான சிதைவு ஏற்படுகிறது மற்றும் நிறை சுமார் 70% குறைக்கப்படுகிறது. வெப்பநிலை 600℃ ஐ எட்டியபோது, ​​நிறை மேலும் 70% குறைக்கப்பட்டது. வெப்பநிலை 300oC ஐ எட்டியபோது, ​​CMC-Li இன் நிறை 70% குறைக்கப்பட்டது. வெப்பநிலை 400℃ ஐ எட்டியபோது, ​​CMC-Li இன் நிறை 10% குறைக்கப்பட்டது. பேட்டரி ஆயுட்காலத்தின் முடிவில் pVDF ஐ விட CMCLi மிகவும் எளிதில் சிதைகிறது.

2.2)மின் கடத்துத்திறன்

எஸ். சௌ மற்றும் பலர். இன் சோதனை முடிவுகள் CMCLI-1, CMC-Li-2 மற்றும் pVDF ஆகியவற்றின் எதிர்ப்புத் திறன் முறையே 0.3154 Mn·m மற்றும் 0.2634 Mn என்று காட்டியது. M மற்றும் 20.0365 Mn·m, pVDF இன் எதிர்ப்புத்திறன் CMCLi ஐ விட அதிகமாக உள்ளது, CMC-LI இன் கடத்துத்திறன் pVDF ஐ விட சிறந்தது மற்றும் CMCLI.1 இன் கடத்துத்திறன் CMCLI.2 ஐ விட குறைவாக உள்ளது.

2.3)மின்வேதியியல் செயல்திறன்

FM கோர்டல் மற்றும் பலர். வெவ்வேறு பைண்டர்கள் பயன்படுத்தப்படும் போது பாலி-சல்போனேட் (AQ) அடிப்படையிலான மின்முனைகளின் சுழற்சி மின்னழுத்த வளைவுகளை ஆய்வு செய்தது. வெவ்வேறு பைண்டர்கள் வெவ்வேறு ஆக்சிஜனேற்றம் மற்றும் குறைப்பு எதிர்வினைகளைக் கொண்டிருக்கின்றன, எனவே உச்ச சாத்தியம் வேறுபட்டது. அவற்றில், CMCLi இன் ஆக்சிஜனேற்றத் திறன் 2.15V, மற்றும் குறைப்பு திறன் 2.55V. pVDF இன் ஆக்சிஜனேற்ற திறன் மற்றும் குறைப்பு திறன் முறையே 2.605 V மற்றும் 1.950 V ஆகும். முந்தைய இரண்டு முறைகளின் சுழற்சி மின்னழுத்த வளைவுகளுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​CMCLi பைண்டரைப் பயன்படுத்தும் போது ஆக்சிஜனேற்றம்-குறைப்பு உச்சத்தின் உச்ச சாத்தியமான வேறுபாடு pVDF பயன்படுத்தப்பட்டதை விட சிறியதாக இருந்தது, இது எதிர்வினை குறைவாக தடைபட்டது மற்றும் CMCLi பைண்டர் மிகவும் சாதகமானது என்பதைக் குறிக்கிறது. ஆக்சிஜனேற்றம்-குறைப்பு எதிர்வினையின் நிகழ்வு.

2. CMC இன் பயன்பாட்டு விளைவு மற்றும் வழிமுறை

1) பயன்பாட்டு விளைவு

Pj Suo மற்றும் பலர். pVDF மற்றும் CMC பைண்டர்களாகப் பயன்படுத்தப்படும் போது Si/C கலவைப் பொருட்களின் மின்வேதியியல் செயல்திறனை ஆய்வு செய்து, CMC ஐப் பயன்படுத்தும் பேட்டரி முதல் முறையாக 700mAh/g என்ற மீளக்கூடிய குறிப்பிட்ட திறனைக் கொண்டிருப்பதைக் கண்டறிந்தது, மேலும் 4O சுழற்சிகளுக்குப் பிறகும் 597mAh/g இருந்தது. pVDF ஐப் பயன்படுத்தும் பேட்டரியை விட சிறந்ததாக இருந்தது. ஜே லீ மற்றும் பலர். கிராஃபைட் இடைநீக்கத்தின் நிலைத்தன்மையில் CMC இன் Ds இன் செல்வாக்கைப் படித்தார் மற்றும் இடைநீக்கத்தின் திரவ தரம் Ds ஆல் தீர்மானிக்கப்படுகிறது என்று நம்பினார். குறைந்த DS இல், CMC வலுவான ஹைட்ரோபோபிக் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் நீர் ஊடகமாகப் பயன்படுத்தப்படும்போது கிராஃபைட் மேற்பரப்புடன் எதிர்வினையை அதிகரிக்கலாம். சிலிக்கான் - டின் அலாய் அனோட் பொருட்களின் சுழற்சி பண்புகளின் நிலைத்தன்மையை பராமரிப்பதில் CMC க்கும் நன்மைகள் உள்ளன. NiO மின்முனைகள் வெவ்வேறு செறிவுகளுடன் (0.1mouL, 0.3mol/L மற்றும் 0.5mol/L) CMC மற்றும் pVDF பைண்டர் மூலம் தயாரிக்கப்பட்டு, 0.1c மின்னோட்டத்துடன் 1.5-3.5V இல் சார்ஜ் செய்யப்பட்டு வெளியேற்றப்பட்டன. முதல் சுழற்சியின் போது, ​​pVDF பைண்டர் கலத்தின் திறன் CMC பைண்டர் கலத்தை விட அதிகமாக இருந்தது. சுழற்சிகளின் எண்ணிக்கை lO ஐ அடையும் போது, ​​pVDF பைண்டரின் வெளியேற்ற திறன் வெளிப்படையாக குறைகிறது. 4JD சுழற்சிகளுக்குப் பிறகு, 0.1movL, 0.3MOUL மற்றும் 0.5MovLPVDF பைண்டர்களின் குறிப்பிட்ட டிஸ்சார்ஜ் திறன்கள் முறையே 250mAh/g, 157mAtv 'g மற்றும் 102mAh/g ஆகக் குறைந்தது: 0.1 moL/0.1 உடன் பேட்டரிகளின் டிஸ்சார்ஜ் குறிப்பிட்ட திறன்கள். மற்றும் 0.5 moL/LCMC பைண்டர் முறையே 698mAh/g, 555mAh/g மற்றும் 550mAh/g இல் வைக்கப்பட்டது.

LiTI0 இல் CMC பைண்டர் பயன்படுத்தப்படுகிறது. : மற்றும் தொழில்துறை உற்பத்தியில் SnO2 நானோ துகள்கள். CMC ஐ பைண்டராகவும், LiFepO4 மற்றும் Li4TI50l2 ஐ முறையே நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை செயலில் உள்ள பொருட்களாகவும், மற்றும் pYR14FS1 ஃப்ளேம் ரிடார்டன்ட் எலக்ட்ரோலைட்டாகவும் பயன்படுத்தி, பேட்டரி 1.5v ~ 3.5V வெப்பநிலையில் 0.1c மின்னோட்டத்தில் 150 முறை சுழற்சி செய்யப்பட்டது, மேலும் நேர்மறை குறிப்பிட்ட கொள்ளளவு 140mAh/g இல் பராமரிக்கப்பட்டது. CMC இல் உள்ள பல்வேறு உலோக உப்புகளில், CMCLi மற்ற உலோக அயனிகளை அறிமுகப்படுத்துகிறது, இது சுழற்சியின் போது எலக்ட்ரோலைட்டில் "பரிமாற்ற எதிர்வினை (vii)" தடுக்கும்.

2) செயல்திறனை மேம்படுத்துவதற்கான வழிமுறை

CMC Li பைண்டர் லித்தியம் பேட்டரியில் AQ அடிப்படை மின்முனையின் மின்வேதியியல் செயல்திறனை மேம்படுத்த முடியும். எம்.ஈ மற்றும் பலர். -4 பொறிமுறையில் ஒரு ஆரம்ப ஆய்வை நடத்தியது மற்றும் AQ மின்முனையில் CMC-Li விநியோகத்தின் மாதிரியை முன்மொழிந்தது. CMCLi இன் நல்ல செயல்திறன் ஒரு OH ஆல் உற்பத்தி செய்யப்படும் ஹைட்ரஜன் பிணைப்புகளின் வலுவான பிணைப்பு விளைவிலிருந்து வருகிறது, இது கண்ணி கட்டமைப்புகளின் திறமையான உருவாக்கத்திற்கு பங்களிக்கிறது. ஹைட்ரோஃபிலிக் CMC-Li கரிம எலக்ட்ரோலைட்டில் கரையாது, எனவே இது பேட்டரியில் நல்ல நிலைப்புத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் எலக்ட்ரோடு கட்டமைப்பில் வலுவான ஒட்டுதலைக் கொண்டுள்ளது, இது பேட்டரி நல்ல நிலைத்தன்மையைக் கொண்டுள்ளது. Cmc-li பைண்டர் நல்ல Li கடத்துத்திறனைக் கொண்டுள்ளது, ஏனெனில் CMC-Li இன் மூலக்கூறு சங்கிலியில் அதிக எண்ணிக்கையிலான செயல்பாட்டுக் குழுக்கள் உள்ளன. வெளியேற்றத்தின் போது, ​​Li உடன் செயல்படும் பயனுள்ள பொருட்களின் இரண்டு ஆதாரங்கள் உள்ளன: (1) எலக்ட்ரோலைட்டில் Li; (2) செயலில் உள்ள பொருளின் பயனுள்ள மையத்திற்கு அருகில் CMC-Li இன் மூலக்கூறு சங்கிலியில் Li.

கார்பாக்சிமெதில் CMC-Li பைண்டரில் உள்ள ஹைட்ராக்சில் குழு மற்றும் ஹைட்ராக்சில் குழுவின் எதிர்வினை கோவலன்ட் பிணைப்பை உருவாக்கும்; மின்சார புல சக்தியின் செயல்பாட்டின் கீழ், U மூலக்கூறு சங்கிலி அல்லது அருகிலுள்ள மூலக்கூறு சங்கிலியில் மாற்ற முடியும், அதாவது மூலக்கூறு சங்கிலி அமைப்பு சேதமடையாது; இறுதியில், Lj AQ துகள்களுடன் பிணைக்கப்படும். CMCLi இன் பயன்பாடு Li இன் பரிமாற்ற செயல்திறனை மேம்படுத்துவது மட்டுமல்லாமல், AQ இன் பயன்பாட்டு விகிதத்தையும் மேம்படுத்துகிறது என்பதை இது குறிக்கிறது. மூலக்கூறு சங்கிலியில் cH: COOLi மற்றும் 10Li இன் அதிக உள்ளடக்கம், எளிதாக Li பரிமாற்றம். எம். அர்மன்ட் மற்றும் பலர். -COOH அல்லது OH இன் கரிம சேர்மங்கள் முறையே 1 Li உடன் வினைபுரிந்து 1 C00Li அல்லது 1 0Li குறைந்த திறனில் உற்பத்தி செய்ய முடியும் என்று நம்பப்பட்டது. மின்முனையில் CMCLi பைண்டரின் பொறிமுறையை மேலும் ஆராய்வதற்காக, CMC-Li-1 செயலில் உள்ள பொருளாகப் பயன்படுத்தப்பட்டது மற்றும் இதே போன்ற முடிவுகள் பெறப்பட்டன. Li ஆனது CMC Li இலிருந்து ஒரு cH, COOH மற்றும் ஒரு 0H உடன் வினைபுரிந்து cH: COOLi மற்றும் ஒன்று 0 "முறையே, சமன்பாடுகள் (1) மற்றும் (2) இல் காட்டப்பட்டுள்ளது.

cH, COOLi மற்றும் OLi இன் எண்ணிக்கை அதிகரிக்கும் போது, ​​CMC-L இன் DS அதிகரிக்கிறது. முக்கியமாக AQ துகள் மேற்பரப்பு பைண்டரால் ஆன கரிம அடுக்கு மிகவும் நிலையானதாகவும், Li ஐ மாற்றுவதற்கு எளிதாகவும் மாறும் என்பதை இது காட்டுகிறது. CMCLi ஒரு கடத்தும் பாலிமர் ஆகும், இது AQ துகள்களின் மேற்பரப்பை அடைய Li க்கு போக்குவரத்து வழியை வழங்குகிறது. CMCLi பைண்டர்கள் நல்ல எலக்ட்ரானிக் மற்றும் அயனி கடத்துத்திறனைக் கொண்டுள்ளன, இது நல்ல மின்வேதியியல் செயல்திறன் மற்றும் CMCLi மின்முனைகளின் நீண்ட சுழற்சி ஆயுளை விளைவிக்கிறது. JS Bridel மற்றும் பலர். பேட்டரியின் ஒட்டுமொத்த செயல்திறனில் சிலிக்கான் மற்றும் பாலிமருக்கு இடையேயான தொடர்புகளின் தாக்கத்தை ஆய்வு செய்வதற்காக பல்வேறு பைண்டர்களுடன் கூடிய சிலிக்கான்/கார்பன்/பாலிமர் கலவைப் பொருட்களைப் பயன்படுத்தி லித்தியம் அயன் பேட்டரியின் நேர்மின்முனையைத் தயாரித்தது. சிலிக்கான் மற்றும் CMC க்கு இடையே ஒரு வலுவான ஹைட்ரஜன் பிணைப்பு உள்ளது, இது சுய-குணப்படுத்தும் திறனைக் கொண்டுள்ளது மற்றும் பொருள் கட்டமைப்பின் நிலைத்தன்மையை பராமரிக்க சைக்கிள் ஓட்டுதலின் போது பொருளின் அதிகரிக்கும் அழுத்தத்தை சரிசெய்ய முடியும். CMC பைண்டராக இருப்பதால், சிலிக்கான் அனோடின் திறன் குறைந்தது 100 சுழற்சிகளில் 1000mAh/g க்கு மேல் வைத்திருக்க முடியும், மேலும் கூலம்ப் செயல்திறன் 99.9%க்கு அருகில் உள்ளது.

3, முடிவு

ஒரு பைண்டராக, CMC மெட்டீரியலை இயற்கை கிராஃபைட், மீசோ-பேஸ் கார்பன் மைக்ரோஸ்பியர்ஸ் (MCMB), லித்தியம் டைட்டனேட், டின் அடிப்படையிலான சிலிக்கான் அடிப்படையிலான அனோட் பொருள் மற்றும் லித்தியம் இரும்பு பாஸ்பேட் அனோட் பொருள் போன்ற பல்வேறு வகையான எலக்ட்ரோடு பொருட்களில் பயன்படுத்தலாம், இது பேட்டரியை மேம்படுத்த முடியும். pYDF உடன் ஒப்பிடும்போது திறன், சுழற்சி நிலைத்தன்மை மற்றும் சுழற்சி வாழ்க்கை. இது CMC பொருட்களின் வெப்ப நிலைத்தன்மை, மின் கடத்துத்திறன் மற்றும் மின் வேதியியல் பண்புகளுக்கு நன்மை பயக்கும். லித்தியம் அயன் பேட்டரிகளின் செயல்திறனை மேம்படுத்த CMC க்கு இரண்டு முக்கிய வழிமுறைகள் உள்ளன:

(1) CMC இன் நிலையான பிணைப்பு செயல்திறன் நிலையான பேட்டரி செயல்திறனைப் பெறுவதற்கு தேவையான முன்நிபந்தனையை உருவாக்குகிறது;

(2) CMC நல்ல எலக்ட்ரான் மற்றும் அயன் கடத்துத்திறன் கொண்டது மற்றும் Li பரிமாற்றத்தை ஊக்குவிக்கும்