CMC дар саноати батарея истифода мебарад

Целлюлозаи натрий карбоксиметил чист??

Натрий карбоксиметил селлюлоза, (инчунин номида мешавад: намаки натрий карбоксиметил селлюлоза, карбоксиметил селлюлоза, CMC, карбоксиметил, селлюлозаНатрий, натрийсалтофCaboxyMethylCellulose) навъҳои васеъ истифодашавандаи нах дар ҷаҳон аст, миқдори максималӣ.

Cmc-na як ҳосили селлюлоза бо дараҷаи полимеризатсия 100 ~ 2000 ва вазни молекулавии 242,16 мебошад. Хокаи нахдори сафед ё доначадор. Бӯй, бемаза, бемаза, гигроскопӣ, дар ҳалкунандаҳои органикӣ ҳалнашаванда. Ин мақола асосан барои фаҳмидани истифодаи целлюлозаи натрий карбоксиметил дар тафсилоти батареяи литий-ион.

Пешрафт дар истифодаи целлюлозаи натрий карбоксиметил CMCдар батареяҳои литий-ион

Дар айни замон, фториди поливинилиден [pVDF, (CH: A CF:)] ҳамчун пайвандкунанда дар истеҳсоли батареяҳои литий-ион васеъ истифода мешавад. . PVDF на танҳо қимат аст, балки бояд дар раванди татбиқи маводи тарканда, ба муҳити зисти ҳалкунандаҳои органикӣ, ба монанди N метил, ки кетони алканӣ (NMp) ва намии ҳаворо барои раванди истеҳсолот ба таври қатъӣ истифода бурдан лозим аст, инчунин ба осонӣ бо воридшуда литий металлӣ, реаксияи дуюмдараҷаи графити литий, махсусан дар ҳолати ҳарорати баланд, хатари стихиявии гурезаҳои гармӣ. Натрий карбоксиметил селлюлоза (CMC), як пайвандкунандаи дар об ҳалшаванда, ҳамчун ивазкунандаи pVDF барои маводи электрод истифода мешавад, ки метавонад аз истифодаи NMp канорагирӣ кунад, хароҷотро коҳиш диҳад ва ифлосшавии муҳити зистро коҳиш диҳад. Дар айни замон, раванди истеҳсолот намии муҳити зистро талаб намекунад, балки инчунин метавонад иқтидори батареяро беҳтар созад, мӯҳлати давраро дароз кунад. Дар ин мақола, нақши CMC дар иҷрои батареяи литий-ион баррасӣ шуд ва механизми CMC беҳтар кардани кори батарея аз ҷанбаҳои устувории гармӣ, гузаронандагии барқ ​​​​ва хусусиятҳои электрохимиявӣ ҷамъбаст карда шуд.

1. Сохтор ва фаъолияти КММ

1) Сохтори CMC

CMC одатан аз рӯи дараҷаҳои гуногуни ивазкунӣ (Ds) тасниф карда мешавад ва ба морфология ва иҷрои маҳсулот аз ҷониби Ds хеле таъсир мерасонад. LXie ва дигарон. CMC-ро бо D-ҳои ҷуфтҳои гуногуни H Na омӯхтанд. Натиҷаҳои таҳлили SEM нишон доданд, ки CMC-Li-1 (Ds = 1.00) сохтори гранулӣ ва CMC-Li-2 (Ds = 0.62) сохтори хатиро пешниҳод карданд. Тадкикоти M. E ва дигарон исбот кард, ки КМ. Каучуки бутадиен стирен (SBR) метавонад агломератсияи Li: O-ро боздорад ва сохтори интерфейсро мӯътадил созад, ки ба кори электрохимиявӣ фоидаовар аст.

2) иҷрои CMC

2.1)Устувории гармидиҳӣ

Zj Han ва дигарон. устувории гармии пайвасткунакхои гуногунро омухт. Ҳарорати критикии pVDF тақрибан 4500С аст. Ҳангоми расидан ба 500 ℃, таҷзияи зуд ба амал меояд ва масса тақрибан 70% кам мешавад. Вақте ки ҳарорат ба 600 ℃ расид, масса боз 70% кам шуд. Вақте ки ҳарорат ба 300oC расид, массаи CMC-Li 70% кам шуд. Вақте ки ҳарорат ба 400 ℃ расид, массаи CMC-Li 10% кам шуд. CMCL дар охири мӯҳлати батарея нисбат ба pVDF осонтар таҷзия мешавад.

2.2)Ноқилнокии барқ

С Чоу ва дигарон. Натиҷаҳои санҷиш нишон доданд, ки муқовимати CMCLI-1, CMC-Li-2 ва pVDF мутаносибан 0,3154 Mn·m ва 0,2634 Mn буданд. M ва 20,0365 Mn·m, ки нишон медиҳад, ки муқовимати pVDF аз CMCLi баландтар аст, гузарониши CMC-LI аз pVDF беҳтар аст ва гузарониши CMCLI.1 аз CMCLI.2 камтар аст.

2.3)Фаъолияти электрохимиявӣ

ФМ Куртел ва дигарон. каљњои циклии вольтметрии электродњои поли-сульфонат (AQ) њангоми истифода бурдани пайвандакњои гуногунро омўхт. Пайвасткунакҳои гуногун реаксияҳои гуногуни оксидшавӣ ва коҳишро доранд, аз ин рӯ потенсиали қулла гуногун аст. Дар байни онҳо потенсиали оксидшавии CMCLi 2,15 В ва потенсиали коҳиш 2,55 В аст. Потенсиали оксидшавӣ ва коҳишёбии pVDF мутаносибан 2,605 В ва 1,950 В буд. Дар муқоиса бо каҷҳои волтамметрии даврии ду дафъаи қаблӣ, фарқияти қуллаи потенсиалии қуллаи оксидшавӣ ва коҳишёбӣ ҳангоми истифодаи пайвандгари CMCLi нисбат ба он вақте ки истифодаи pVDF хурдтар буд, ки ин нишон медиҳад, ки реаксия камтар монеа шуда буд ва пайвандгари CMCLi барои ба вучуд омадани реаксияи оксидшави-реаксия.

2. Таъсири татбиқ ва механизми CMC

1) Таъсири барнома

Pj Suo ва дигарон. самаранокии электрохимиявии маводи таркибии Si/C, вақте ки pVDF ва CMC ҳамчун пайвандкунанда истифода мешуданд, омӯхтанд ва муайян кард, ки батарея бо истифода аз CMC бори аввал иқтидори хоси баръакси 700 мАч/г дошт ва пас аз давраҳои 4O то ҳол 597 мАч/г дошт. нисбат ба батарея бо истифода аз pVDF бартарӣ дошт. Jh Lee ва дигарон. таъсири Д-и СМС-ро ба устувории суспензияи графитї омўхта, боварї дошт, ки сифати моеъи суспензияро Д. Дар DS паст, CMC дорои хосиятҳои пурқуввати гидрофобӣ мебошад ва ҳангоми истифодаи об ҳамчун васоити ахбори омма метавонад реаксияро бо сатҳи графит афзоиш диҳад. CMC инчунин дар нигоҳ доштани устувории хосиятҳои сиклии кремний-материалҳои анодҳои хӯлаи қалъа бартариҳо дорад. Электродҳои NiO бо консентратсияи гуногун (0,1 mouL, 0,3mol/L ва 0,5mol/L) CMC ва pVDF пайвасткунанда омода карда шуданд ва дар 1,5-3,5 В бо ҷараёни 0,1c заряд ва холӣ карда шуданд. Дар давраи аввал иқтидори ҳуҷайраи пайвандкунандаи pVDF нисбат ба ҳуҷайраи пайвандкунандаи CMC баландтар буд. Вақте ки шумораи давраҳо ба lO мерасад, иқтидори разряди пайвасткунандаи pVDF баръало коҳиш меёбад. Пас аз давраҳои 4JD, иқтидори хоси разряди пайвасткунакҳои 0,1мвЛ, 0,3МОУЛ ва 0,5МовLPVDF мутаносибан то 250mAh/g, 157mAtv 'g ва 102mAh/g коҳиш ёфт: Иқтидори хоси разряди батареяҳо бо moL/L3.1. ва 0,5 Пайвасткунандаи moL/LCMC мутаносибан дар 698mAh/g, 555mAh/g ва 550mAh/g нигоҳ дошта шуд.

Пайванди CMC дар LiTI0 истифода мешавад. : ва нанозаррачаҳои SnO2 дар истеҳсолоти саноатӣ. Бо истифода аз CMC ҳамчун пайвандкунанда, LiFepO4 ва Li4TI50l2 ҳамчун маводи фаъоли мусбат ва манфӣ мутаносибан ва бо истифода аз pYR14FS1 ҳамчун электролитҳои аз оташ тобовар, батарея 150 маротиба дар ҷараёни 0,1c дар 1,5в ~ 3,5В дар ҳарорат ва хосияти мусбӣ давр зад. иқтидори 140mAh / г нигоҳ дошта шуд. Дар байни намакҳои гуногуни металлӣ дар CMC, CMCLi дигар ионҳои металлиро ҷорӣ мекунад, ки метавонанд "реаксияи мубодилаи (vii)" -ро дар электролит ҳангоми гардиш боздоранд.

2) Механизми баланд бардоштани самаранокӣ

Пайванди CMC Li метавонад кори электрохимиявии электроди пойгоҳи AQ дар батареяи литийро беҳтар кунад. M. E ва дигарон. -4 оид ба механизм тадкикоти пешакй гузаронда, модели таксимоти CMC-Li дар электроди AQ пешниход кард. Фаъолияти хуби CMCLi аз таъсири қавии пайванди риштаҳои гидроген, ки аз ҷониби OH тавлид мешавад, бармеояд, ки ба ташаккули муассири сохторҳои торӣ мусоидат мекунад. CMC-Li гидрофиликӣ дар электролитҳои органикӣ ҳал намешавад, бинобар ин дар батарея устувории хуб дорад ва ба сохтори электрод пайвастагии қавӣ дорад, ки батареяро устувории хуб медиҳад. Пайванди CMC-li дорои гузарониши хуби Li мебошад, зеро дар занҷири молекулавии CMC-Li шумораи зиёди гурӯҳҳои функсионалӣ мавҷуданд. Њангоми разряд ду манбаи моддањои таъсирбахши бо Li амалкунанда мављуд аст: (1) Li дар электролит; (2) Li дар занҷири молекулавии CMC-Li дар наздикии маркази самараноки моддаи фаъол.

Реаксияи гурӯҳи гидроксил ва гурӯҳи гидроксил дар пайвандгари карбоксиметил CMC-Li пайванди ковалентиро ба вуҷуд меорад; Дар зери таъсири қувваи майдони барқ, U метавонад ба занҷири молекулавӣ ё занҷири молекулавии ҳамшафат интиқол дода шавад, яъне сохтори занҷири молекулавӣ вайрон намешавад; Дар ниҳоят, Lj ба заррачаи AQ пайваст мешавад. Ин нишон медиҳад, ки истифодаи CMCLi на танҳо самаранокии интиқоли Li-ро беҳтар мекунад, балки сатҳи истифодаи AQ-ро низ беҳтар мекунад. Чӣ қадаре ки мазмуни cH: COOLi ва 10Li дар занҷири молекулавӣ зиёд бошад, интиқоли Li осонтар мешавад. М Аррманд ва дигарон. боварӣ дошт, ки пайвастагиҳои органикии -COOH ё OH метавонанд мутаносибан бо 1 Li реаксия карда, дар потенсиали паст 1 C00Li ё 1 0Li тавлид кунанд. Барои омӯзиши минбаъдаи механизми пайвандгари CMCL дар электрод, CMC-Li-1 ҳамчун маводи фаъол истифода шуд ва хулосаҳои шабеҳ ба даст оварда шуданд. Li бо як cH, COOH ва як 0H аз CMC Li реаксия мекунад ва мутаносибан cH: COOLi ва як 0 ", тавре ки дар муодилаҳои (1) ва (2) нишон дода шудааст, тавлид мекунад.

Бо зиёд шудани шумораи cH, COOLi ва OLi, DS CMC-Li меафзояд. Ин нишон медиҳад, ки қабати органикӣ, ки асосан аз пайвандкунандаи сатҳи зарраҳои AQ иборат аст, устувортар ва интиқоли Li осонтар мешавад. CMCLi як полимери гузаронандаест, ки роҳи интиқоли Лиро барои расидан ба сатҳи зарраҳои AQ таъмин мекунад. Пайвасткунакҳои CMCLi дорои ноқилҳои хуби электронӣ ва ионӣ мебошанд, ки ба иҷрои хуби электрохимиявӣ ва мӯҳлати тӯлонии давраи электродҳои CMCLi оварда мерасонад. JS Bridel ва дигарон. аноди батареяи ионии литийро бо истифода аз маводи таркибии кремний/карбон/полимер бо пайвандакҳои гуногун барои омӯзиши таъсири таъсири мутақобилаи кремний ва полимер ба кори умумии батарея омода кард ва муайян кард, ки CMC ҳангоми ба сифати пайвандкунанда истифода бурдан беҳтарин кор буд. Байни кремний ва CMC пайванди қавии гидроген мавҷуд аст, ки қобилияти худтабобаткуниро дорад ва метавонад фишори афзояндаи маводро дар ҷараёни велосипед барои нигоҳ доштани устувории сохтори моддӣ танзим кунад. Бо CMC ҳамчун пайвандкунанда, иқтидори аноди кремнийро дар ҳадди аққал 100 давра аз 1000 мАч / г нигоҳ доштан мумкин аст ва самаранокии кулон ба 99,9% наздик аст.

3, хулоса

Ҳамчун пайвандкунанда, маводи CMC-ро дар намудҳои гуногуни маводи электрод истифода бурдан мумкин аст, аз қабили графити табиӣ, микросфераҳои карбон мезофаза (MCMB), титанати литий, маводи аноди кремний дар асоси қалъа ва маводи аноди фосфати оҳани литий, ки метавонад батареяро беҳтар кунад иқтидор, устувории давра ва ҳаёти давра дар муқоиса бо pYDF. Он ба устувории гармӣ, гузаронандагии барқ ​​​​ва хосиятҳои электрохимиявии маводи CMC муфид аст. Ду механизми асосии CMC барои беҳтар кардани кори батареяҳои литий-ион вуҷуд дорад:

(1) Фаъолияти устувори пайвастшавии CMC як шарти заруриро барои ба даст овардани кори мӯътадили батарея фароҳам меорад;

(2) CMC дорои гузариши хуби электронҳо ва ионҳо мебошад ва метавонад интиқоли Li-ро мусоидат кунад