CMC బ్యాటరీ పరిశ్రమలో ఉపయోగిస్తుంది

సోడియం కార్బాక్సిమీథైల్ సెల్యులోజ్ అంటే ఏమిటి?

సోడియం కార్బాక్సిమీథైల్ సెల్యులోజ్, (దీనిని కూడా పిలుస్తారు: కార్బాక్సిమీథైల్ సెల్యులోజ్ సోడియం సాల్ట్, కార్బాక్సిమీథైల్ సెల్యులోజ్, CMC, కార్బాక్సిమీథైల్, సెల్యులోస్సోడియం, సోడియంసల్టోఫ్ కాబాక్సీమీథైల్ సెల్యులోజ్) అనేది ప్రపంచంలో అత్యంత విస్తృతంగా ఉపయోగించే ఫైబర్ రకాలు, గరిష్ట మోతాదు.

Cmc-na అనేది 100~2000 పాలిమరైజేషన్ డిగ్రీ మరియు 242.16 పరమాణు బరువుతో సెల్యులోజ్ ఉత్పన్నం. తెల్లటి పీచు లేదా కణిక పొడి. వాసన లేని, రుచిలేని, రుచిలేని, హైగ్రోస్కోపిక్, సేంద్రీయ ద్రావకాలలో కరగనిది. ఈ కాగితం ప్రధానంగా లిథియం అయాన్ బ్యాటరీ వివరాలలో సోడియం కార్బాక్సిమీథైల్ సెల్యులోజ్ యొక్క అనువర్తనాన్ని అర్థం చేసుకోవడానికి.

సోడియం కార్బాక్సిమీథైల్ సెల్యులోజ్ అప్లికేషన్‌లో పురోగతి CMCలిథియం అయాన్ బ్యాటరీలలో

ప్రస్తుతం, పాలీవినైలిడిన్ ఫ్లోరైడ్ [pVDF, (CH: A CF:)] లిథియం అయాన్ బ్యాటరీల ఉత్పత్తిలో బైండర్‌గా విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుంది. . PVDF ఖరీదైనది మాత్రమే కాదు, పేలుడు పదార్థాలను ఉపయోగించే ప్రక్రియలో కూడా ఉపయోగించాల్సిన అవసరం ఉంది, సేంద్రీయ ద్రావకాల యొక్క పర్యావరణానికి అనుకూలమైనది, N మిథైల్ ఆల్కేన్ కీటోన్ (NMp) మరియు ఉత్పత్తి ప్రక్రియ కోసం గాలి తేమ అవసరాలు ఖచ్చితంగా, ఎంబెడెడ్‌తో సులభంగా ఉంటాయి. మెటల్ లిథియం, లిథియం గ్రాఫైట్ సెకండరీ రియాక్షన్, ముఖ్యంగా అధిక ఉష్ణోగ్రతల పరిస్థితిలో, థర్మల్ రన్అవే యొక్క ఆకస్మిక ప్రమాదం. సోడియం కార్బాక్సిమీథైల్ సెల్యులోజ్ (CMC), నీటిలో కరిగే బైండర్, ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థాలకు pVDF ప్రత్యామ్నాయంగా ఉపయోగించబడుతుంది, ఇది NMp వాడకాన్ని నివారించగలదు, ఖర్చులను తగ్గిస్తుంది మరియు పర్యావరణ కాలుష్యాన్ని తగ్గిస్తుంది. అదే సమయంలో, ఉత్పత్తి ప్రక్రియకు పర్యావరణ తేమ అవసరం లేదు, కానీ బ్యాటరీ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది, సైకిల్ జీవితాన్ని పొడిగిస్తుంది. ఈ కాగితంలో, లిథియం అయాన్ బ్యాటరీ పనితీరులో CMC పాత్ర సమీక్షించబడింది మరియు CMC బ్యాటరీ పనితీరును మెరుగుపరిచే విధానం ఉష్ణ స్థిరత్వం, విద్యుత్ వాహకత మరియు ఎలెక్ట్రోకెమికల్ లక్షణాల నుండి సంగ్రహించబడింది.

1. CMC యొక్క నిర్మాణం మరియు పనితీరు

1) CMC నిర్మాణం

CMC సాధారణంగా విభిన్న స్థాయి ప్రత్యామ్నాయం (Ds) ద్వారా వర్గీకరించబడుతుంది మరియు ఉత్పత్తి స్వరూపం మరియు పనితీరు Ds ద్వారా బాగా ప్రభావితమవుతాయి. LXie మరియు ఇతరులు. Na యొక్క వివిధ H జతల Dsతో CMCని అధ్యయనం చేసారు. SEM విశ్లేషణ ఫలితాలు CMC-Li-1 (Ds = 1.00) గ్రాన్యులర్ నిర్మాణాన్ని అందించాయని మరియు CMC-Li-2 (Ds = 0.62) సరళ నిర్మాణాన్ని అందించాయని చూపించింది. M. E et al పరిశోధన CMC అని నిరూపించింది. స్టైరిన్ బ్యూటాడిన్ రబ్బరు (SBR) Li: O యొక్క సముదాయాన్ని నిరోధించగలదు మరియు ఇంటర్‌ఫేస్ నిర్మాణాన్ని స్థిరీకరించగలదు, ఇది ఎలక్ట్రోకెమికల్ పనితీరుకు ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది.

2) CMC పనితీరు

2.1)ఉష్ణ స్థిరత్వం

Zj హాన్ మరియు ఇతరులు. వివిధ బైండర్ల యొక్క ఉష్ణ స్థిరత్వాన్ని అధ్యయనం చేసింది. pVDF యొక్క క్లిష్టమైన ఉష్ణోగ్రత సుమారు 4500C. 500℃కి చేరుకున్నప్పుడు, వేగంగా కుళ్ళిపోతుంది మరియు ద్రవ్యరాశి 70% తగ్గుతుంది. ఉష్ణోగ్రత 600℃కి చేరుకున్నప్పుడు, ద్రవ్యరాశి 70% తగ్గింది. ఉష్ణోగ్రత 300oCకి చేరుకున్నప్పుడు, CMC-Li ద్రవ్యరాశి 70% తగ్గింది. ఉష్ణోగ్రత 400℃కి చేరుకున్నప్పుడు, CMC-Li ద్రవ్యరాశి 10% తగ్గింది. CMCLi బ్యాటరీ జీవితం చివరిలో pVDF కంటే సులభంగా కుళ్ళిపోతుంది.

2.2)విద్యుత్ వాహకత

S. చౌ మరియు ఇతరులు. యొక్క పరీక్ష ఫలితాలు CMCLI-1, CMC-Li-2 మరియు pVDF యొక్క రెసిస్టివిటీ వరుసగా 0.3154 Mn·m మరియు 0.2634 Mn అని చూపించాయి. M మరియు 20.0365 Mn·m, pVDF యొక్క రెసిస్టివిటీ CMCLi కంటే ఎక్కువగా ఉందని, CMC-LI యొక్క వాహకత pVDF కంటే మెరుగ్గా ఉందని మరియు CMCLI.1 యొక్క వాహకత CMCLI.2 కంటే తక్కువగా ఉందని సూచిస్తుంది.

2.3)ఎలక్ట్రోకెమికల్ పనితీరు

FM కోర్టెల్ మరియు ఇతరులు. విభిన్న బైండర్‌లను ఉపయోగించినప్పుడు పాలీ-సల్ఫోనేట్ (AQ) ఆధారిత ఎలక్ట్రోడ్‌ల చక్రీయ వోల్టామెట్రీ వక్రతలను అధ్యయనం చేసింది. వేర్వేరు బైండర్లు వేర్వేరు ఆక్సీకరణ మరియు తగ్గింపు ప్రతిచర్యలను కలిగి ఉంటాయి, కాబట్టి గరిష్ట సంభావ్యత భిన్నంగా ఉంటుంది. వాటిలో, CMCLi యొక్క ఆక్సీకరణ సంభావ్యత 2.15V, మరియు తగ్గింపు సంభావ్యత 2.55V. pVDF యొక్క ఆక్సీకరణ సంభావ్యత మరియు తగ్గింపు సంభావ్యత వరుసగా 2.605 V మరియు 1.950 V. మునుపటి రెండు సార్లు చక్రీయ వోల్టామెట్రీ వక్రతలతో పోలిస్తే, CMCLi బైండర్‌ను ఉపయోగించినప్పుడు ఆక్సీకరణ-తగ్గింపు శిఖరం యొక్క గరిష్ట సంభావ్య వ్యత్యాసం pVDF ఉపయోగించినప్పుడు దాని కంటే తక్కువగా ఉంటుంది, ఇది ప్రతిచర్య తక్కువ అడ్డంకిగా ఉందని మరియు CMCLi బైండర్ మరింత అనుకూలంగా ఉందని సూచిస్తుంది. ఆక్సీకరణ-తగ్గింపు ప్రతిచర్య సంభవించడం.

2. CMC యొక్క అప్లికేషన్ ప్రభావం మరియు యంత్రాంగం

1) అప్లికేషన్ ప్రభావం

Pj Suo మరియు ఇతరులు. pVDF మరియు CMCలను బైండర్‌లుగా ఉపయోగించినప్పుడు Si/C మిశ్రమ పదార్థాల ఎలెక్ట్రోకెమికల్ పనితీరును అధ్యయనం చేసింది మరియు CMCని ఉపయోగించే బ్యాటరీ మొదటిసారిగా 700mAh/g రివర్సిబుల్ నిర్దిష్ట సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉందని మరియు 4O చక్రాల తర్వాత 597mAh/gని కలిగి ఉందని కనుగొన్నారు. pVDF ఉపయోగించి బ్యాటరీ కంటే మెరుగైనది. Jh లీ మరియు ఇతరులు. గ్రాఫైట్ సస్పెన్షన్ యొక్క స్థిరత్వంపై CMC యొక్క Ds యొక్క ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేసింది మరియు సస్పెన్షన్ యొక్క ద్రవ నాణ్యత Ds ద్వారా నిర్ణయించబడిందని విశ్వసించారు. తక్కువ DS వద్ద, CMC బలమైన హైడ్రోఫోబిక్ లక్షణాలను కలిగి ఉంటుంది మరియు నీటిని మాధ్యమంగా ఉపయోగించినప్పుడు గ్రాఫైట్ ఉపరితలంతో ప్రతిచర్యను పెంచుతుంది. సిలికాన్ - టిన్ అల్లాయ్ యానోడ్ మెటీరియల్స్ యొక్క చక్రీయ లక్షణాల స్థిరత్వాన్ని నిర్వహించడంలో CMC కూడా ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది. NiO ఎలక్ట్రోడ్‌లు వివిధ సాంద్రతలతో (0.1mouL, 0.3mol/L మరియు 0.5mol/L) CMC మరియు pVDF బైండర్‌తో తయారు చేయబడ్డాయి మరియు 0.1c కరెంట్‌తో 1.5-3.5V వద్ద ఛార్జ్ చేయబడి విడుదల చేయబడ్డాయి. మొదటి చక్రంలో, pVDF బైండర్ సెల్ సామర్థ్యం CMC బైండర్ సెల్ కంటే ఎక్కువగా ఉంది. చక్రాల సంఖ్య lOకి చేరుకున్నప్పుడు, pVDF బైండర్ యొక్క ఉత్సర్గ సామర్థ్యం స్పష్టంగా తగ్గుతుంది. 4JD చక్రాల తర్వాత, 0.1movL, 0.3MOUL మరియు 0.5MovLPVDF బైండర్‌ల యొక్క నిర్దిష్ట ఉత్సర్గ సామర్థ్యాలు వరుసగా 250mAh/g, 157mAtv 'g మరియు 102mAh/gకి తగ్గాయి: MOL/0.1 మోఎల్‌తో బ్యాటరీల డిశ్చార్జ్ నిర్దిష్ట సామర్థ్యాలు. మరియు 0.5 moL/LCMC బైండర్ వరుసగా 698mAh/g, 555mAh/g మరియు 550mAh/g వద్ద ఉంచబడ్డాయి.

LiTI0లో CMC బైండర్ ఉపయోగించబడుతుంది. : మరియు పారిశ్రామిక ఉత్పత్తిలో SnO2 నానోపార్టికల్స్. CMCని బైండర్‌గా, LiFepO4 మరియు Li4TI50l2ని వరుసగా పాజిటివ్ మరియు నెగటివ్ యాక్టివ్ మెటీరియల్‌లుగా ఉపయోగించడం మరియు pYR14FS1ని ఫ్లేమ్ రిటార్డెంట్ ఎలక్ట్రోలైట్‌గా ఉపయోగించడం, బ్యాటరీ ఉష్ణోగ్రత వద్ద 1.5v ~ 3.5V వద్ద 0.1c కరెంట్‌లో 150 సార్లు సైకిల్ చేయబడింది మరియు పాజిటివ్ నిర్దిష్ట కెపాసిటెన్స్ 140mAh/g వద్ద నిర్వహించబడింది. CMCలోని వివిధ లోహ లవణాలలో, CMCLi ఇతర లోహ అయాన్‌లను పరిచయం చేస్తుంది, ఇది ప్రసరణ సమయంలో ఎలక్ట్రోలైట్‌లో “మార్పిడి ప్రతిచర్యను (vii)” నిరోధించగలదు.

2) పనితీరు మెరుగుదల యొక్క మెకానిజం

CMC Li బైండర్ లిథియం బ్యాటరీలో AQ బేస్ ఎలక్ట్రోడ్ యొక్క ఎలెక్ట్రోకెమికల్ పనితీరును మెరుగుపరుస్తుంది. M. E et al. -4 యంత్రాంగంపై ప్రాథమిక అధ్యయనాన్ని నిర్వహించింది మరియు AQ ఎలక్ట్రోడ్‌లో CMC-Li పంపిణీ యొక్క నమూనాను ప్రతిపాదించింది. CMCLi యొక్క మంచి పనితీరు OH ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడిన హైడ్రోజన్ బంధాల యొక్క బలమైన బంధం ప్రభావం నుండి వస్తుంది, ఇది మెష్ నిర్మాణాలను సమర్థవంతంగా రూపొందించడానికి దోహదం చేస్తుంది. హైడ్రోఫిలిక్ CMC-Li సేంద్రీయ ఎలక్ట్రోలైట్‌లో కరగదు, కాబట్టి ఇది బ్యాటరీలో మంచి స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు ఎలక్ట్రోడ్ నిర్మాణానికి బలమైన సంశ్లేషణను కలిగి ఉంటుంది, ఇది బ్యాటరీ మంచి స్థిరత్వాన్ని కలిగి ఉంటుంది. Cmc-li బైండర్ మంచి Li వాహకతను కలిగి ఉంది ఎందుకంటే CMC-Li యొక్క పరమాణు గొలుసుపై పెద్ద సంఖ్యలో ఫంక్షనల్ గ్రూపులు ఉన్నాయి. ఉత్సర్గ సమయంలో, Liతో పనిచేసే ప్రభావవంతమైన పదార్ధాల యొక్క రెండు మూలాలు ఉన్నాయి: (1) ఎలక్ట్రోలైట్లో Li; (2) క్రియాశీల పదార్ధం యొక్క ప్రభావవంతమైన కేంద్రం సమీపంలో CMC-Li యొక్క పరమాణు గొలుసుపై Li.

కార్బాక్సిమీథైల్ CMC-Li బైండర్‌లో హైడ్రాక్సిల్ సమూహం మరియు హైడ్రాక్సిల్ సమూహం యొక్క ప్రతిచర్య సమయోజనీయ బంధాన్ని ఏర్పరుస్తుంది; విద్యుత్ క్షేత్ర శక్తి చర్యలో, U పరమాణు గొలుసు లేదా ప్రక్కనే ఉన్న పరమాణు గొలుసుపై బదిలీ చేయవచ్చు, అంటే పరమాణు గొలుసు నిర్మాణం దెబ్బతినదు; చివరికి, Lj AQ కణానికి బంధిస్తుంది. CMCLi యొక్క అప్లికేషన్ Li యొక్క బదిలీ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరచడమే కాకుండా, AQ యొక్క వినియోగ రేటును కూడా మెరుగుపరుస్తుందని ఇది సూచిస్తుంది. పరమాణు గొలుసులో cH: COOLi మరియు 10Li యొక్క కంటెంట్ ఎక్కువగా ఉంటే, సులభంగా Li బదిలీ అవుతుంది. M. అర్మాండ్ మరియు ఇతరులు. -COOH లేదా OH యొక్క కర్బన సమ్మేళనాలు వరుసగా 1 Liతో చర్య జరిపి, తక్కువ సామర్థ్యంతో 1 C00Li లేదా 1 0Liని ఉత్పత్తి చేయగలవని విశ్వసించారు. ఎలక్ట్రోడ్‌లోని CMCLi బైండర్ యొక్క యంత్రాంగాన్ని మరింత అన్వేషించడానికి, CMC-Li-1 క్రియాశీల పదార్థంగా ఉపయోగించబడింది మరియు ఇలాంటి ముగింపులు పొందబడ్డాయి. Li CMC Li నుండి ఒక cH, COOH మరియు ఒక 0Hతో ప్రతిస్పందిస్తుంది మరియు cH: COOLi మరియు ఒకటి 0 “వరుసగా, సమీకరణాలలో చూపిన విధంగా (1) మరియు (2)

cH, COOLi మరియు OLi సంఖ్య పెరిగేకొద్దీ, CMC-Li యొక్క DS పెరుగుతుంది. ప్రధానంగా AQ కణ ఉపరితల బైండర్‌తో కూడిన ఆర్గానిక్ పొర మరింత స్థిరంగా మరియు Liని బదిలీ చేయడం సులభం అవుతుందని ఇది చూపిస్తుంది. CMCLi అనేది వాహక పాలిమర్, ఇది AQ కణాల ఉపరితలం చేరుకోవడానికి Liకి రవాణా మార్గాన్ని అందిస్తుంది. CMCLi బైండర్‌లు మంచి ఎలక్ట్రానిక్ మరియు అయానిక్ కండక్టివిటీని కలిగి ఉంటాయి, దీని ఫలితంగా మంచి ఎలెక్ట్రోకెమికల్ పనితీరు మరియు CMCLi ఎలక్ట్రోడ్‌ల సుదీర్ఘ చక్ర జీవితం ఉంటుంది. JS బ్రైడెల్ మరియు ఇతరులు. బ్యాటరీ యొక్క మొత్తం పనితీరుపై సిలికాన్ మరియు పాలిమర్ మధ్య పరస్పర చర్య యొక్క ప్రభావాన్ని అధ్యయనం చేయడానికి వివిధ బైండర్‌లతో సిలికాన్/కార్బన్/పాలిమర్ మిశ్రమ పదార్థాలను ఉపయోగించి లిథియం అయాన్ బ్యాటరీ యొక్క యానోడ్‌ను సిద్ధం చేసింది మరియు బైండర్‌గా ఉపయోగించినప్పుడు CMC ఉత్తమ పనితీరును కలిగి ఉందని కనుగొన్నారు. సిలికాన్ మరియు CMC మధ్య బలమైన హైడ్రోజన్ బంధం ఉంది, ఇది స్వీయ-స్వస్థత సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు పదార్థ నిర్మాణం యొక్క స్థిరత్వాన్ని నిర్వహించడానికి సైక్లింగ్ ప్రక్రియలో పదార్థం యొక్క పెరుగుతున్న ఒత్తిడిని సర్దుబాటు చేస్తుంది. CMC బైండర్‌గా, సిలికాన్ యానోడ్ సామర్థ్యాన్ని కనీసం 100 సైకిల్స్‌లో 1000mAh/g కంటే ఎక్కువగా ఉంచవచ్చు మరియు కూలంబ్ సామర్థ్యం 99.9%కి దగ్గరగా ఉంటుంది.

3, ముగింపు

బైండర్‌గా, CMC మెటీరియల్‌ని వివిధ రకాల ఎలక్ట్రోడ్ పదార్థాలైన సహజ గ్రాఫైట్, మీసో-ఫేజ్ కార్బన్ మైక్రోస్పియర్స్ (MCMB), లిథియం టైటనేట్, టిన్ ఆధారిత సిలికాన్ ఆధారిత యానోడ్ మెటీరియల్ మరియు బ్యాటరీని మెరుగుపరిచే లిథియం ఐరన్ ఫాస్ఫేట్ యానోడ్ మెటీరియల్‌లలో ఉపయోగించవచ్చు. pYDFతో పోలిస్తే సామర్థ్యం, ​​సైకిల్ స్థిరత్వం మరియు సైకిల్ జీవితం. ఇది CMC పదార్థాల ఉష్ణ స్థిరత్వం, విద్యుత్ వాహకత మరియు ఎలెక్ట్రోకెమికల్ లక్షణాలకు ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది. లిథియం అయాన్ బ్యాటరీల పనితీరును మెరుగుపరచడానికి CMCకి రెండు ప్రధాన యంత్రాంగాలు ఉన్నాయి:

(1) CMC యొక్క స్థిరమైన బంధం పనితీరు స్థిరమైన బ్యాటరీ పనితీరును పొందేందుకు అవసరమైన ముందస్తు అవసరాన్ని సృష్టిస్తుంది;

(2) CMC మంచి ఎలక్ట్రాన్ మరియు అయాన్ వాహకతను కలిగి ఉంది మరియు Li బదిలీని ప్రోత్సహించగలదు