CMC batareýa pudagynda ulanýar

Natriý karboksimetil sellýuloza näme?

Natriý Karboksimetil sellýuloza, (şeýle hem: Karboksimetil sellýuloza natriý duzy, Karboksimetil sellýuloza, CMC, Karboksimetil, Sellýuloza natriý, NatriýaltofCaboxyMethylCellulose) dünýäde iň köp ulanylýan süýüm görnüşidir, iň ýokary dozadyr.

Cmc-na polimerizasiýa derejesi 100 ~ 2000 we molekulýar agramy 242,16 bolan sellýuloza önümidir. Ak süýümli ýa-da granulaly poroşok. Yssyz, tagamsyz, tagamsyz, gigroskopik, organiki erginlerde eräp bilmeýän. Bu kagyz, esasan, litiý ion batareýasynyň jikme-jikliklerinde natriý karboksimetil sellýulozanyň ulanylyşyna düşünmek üçin.

Natriý karboksimetil sellýulozany ulanmakda ösüş CMClitiý ion batareýalarynda

Häzirki wagtda poliwiniliden ftorid [pVDF, (CH: A CF :)] litiý ion batareýalaryny öndürmekde baglaýjy hökmünde giňden ulanylýar. . PVDF diňe bir gymmat däl, partlaýjy, organiki erginleriň daşky gurşawyna amatly bolan N metil ýaly alkan ketonynyň (NMp) we önümçilik prosesi üçin howanyň çyglylygynyň talaplaryny berk, aňsatlyk bilen oturdylanda ulanmaly. metal litiý, litiý grafit ikinji derejeli reaksiýa, esasanam ýokary temperatura ýagdaýynda, termiki gaçmagyň töwekgelçiligi. Suwda ereýän baglaýjy natriý karboksimetil sellýuloza (CMC), NMP ulanylmagynyň öňüni alyp, çykdajylary azaldyp we daşky gurşawyň hapalanmagyny azaldyp bilýän elektrod materiallary üçin pVDF-iň ornuny tutýar. Şol bir wagtyň özünde önümçilik prosesi daşky gurşawyň çyglylygyny talap etmeýär, şeýle hem batareýanyň kuwwatyny ýokarlandyryp, aýlaw ömrüni uzaldyp biler. Bu kagyzda, litiý ion akkumulýatorynyň işleýşinde CMC-iň roly gözden geçirildi we CMC-iň batareýanyň işleýşini gowulandyrmak mehanizmi ýylylyk durnuklylygy, elektrik geçirijiligi we elektrokimiki aýratynlyklary boýunça jemlendi.

1. CMC-iň gurluşy we öndürijiligi

1) CMC gurluşy

CMC, adatça, çalyşmagyň dürli derejeleri (Ds) boýunça toparlara bölünýär we önümiň morfologiýasy we öndürijiligi Ds-e uly täsir edýär. LXie we başgalar. dürli H jübüt Na Ds bilen CMC-ni öwrendi. SEM derňew netijeleri CMC-Li-1 (Ds = 1.00) granulanyň gurluşyny, CMC-Li-2 (Ds = 0.62) çyzykly gurluşy görkezendigini görkezdi. M. E we başgalaryň gözlegleri CMC-ni subut etdi. Stiren butadien rezin (SBR) Li: O-nyň aglomerasiýasyny saklap biler we elektrokimiki öndürijilik üçin peýdaly interfeýs gurluşyny durnuklaşdyryp biler.

2) CMC öndürijiligi

2.1)Malylylyk durnuklylygy

Zj Han we başgalar. dürli baglaýjylaryň ýylylyk durnuklylygyny öwrendi. PVDF-iň kritiki temperaturasy takmynan 4500C. 500 reaching ýetende çalt dargamak ýüze çykýar we massa takmynan 70% azalýar. Temperatura 600 reached ýetende, massa 70% azaldy. Temperatura 300 ° C-e ýetende, CMC-Li massasy 70% azaldy. Temperatura 400 reached ýetende, CMC-Li massasy 10% azaldy. CMCLi batareýanyň ömrüniň ahyrynda pVDF-den has aňsat dargaýar.

2.2)Elektrik geçirijiligi

S. Chou we başg. Synag netijeleri, CMCLI-1, CMC-Li-2 we pVDF garşylyklarynyň degişlilikde 0.3154 Mn · m we 0.2634 Mn bolandygyny görkezdi. M we 20.0365 Mn · m, pVDF-iň garşylygynyň CMCLi-den has ýokarydygyny, CMC-LI geçirijiliginiň pVDF-den has gowudygyny we CMCLI.1-iň geçirijiliginiň CMCLI.2-den pesdigini görkezýär.

2.3)Elektrokimiki öndürijilik

FM Courtel we ş.m. Dürli baglaýjy ulanylanda poli-sulfanat (AQ) esasly elektrodlaryň siklik woltammetri egrilerini öwrendi. Dürli baglaýjylaryň dürli okislenme we peselme reaksiýalary bar, şonuň üçin iň ýokary potensial başga. Olaryň arasynda CMCLi-iň okislenme potensialy 2,15V, peseltmek mümkinçiligi bolsa 2,55V. PVDF-iň okislenme potensialy we peseltmek potensialy degişlilikde 2.605 V we 1,950 V. Öňki iki gezek siklik woltammetriýa egrileri bilen deňeşdirilende, CMCLi baglaýjy ulanylanda oksidlenme peseliş derejesiniň iň ýokary tapawudy pVDF ulanylandan has kiçi bolup, reaksiýanyň az päsgel berendigini we CMCLi baglaýjysynyň has amatlydygyny görkezýär. okislenme-peselme reaksiýasynyň ýüze çykmagy.

2. Ulanyş effekti we CMC mehanizmi

1) Programmanyň täsiri

Pj Suo we başgalar. pVDF we CMC baglaýjy hökmünde ulanylanda Si / C birleşýän materiallaryň elektrokimiki öndürijiligini öwrendi we CMC ulanýan batareýanyň ilkinji gezek tersine 700mAh / g kuwwatlylygynyň bardygyny we 4O aýlawdan soň 597mAh / g bardygyny anyklady. pVDF ulanyp batareýadan ýokarydy. Jh Li we başgalar. CMC Ds-iň grafit asma durnuklylygyna täsirini öwrendi we asmagyň suwuk hiliniň Ds tarapyndan kesgitlenendigine ynanýardy. Pes DS-de, CMC güýçli gidrofob häsiýetlerine eýedir we suw media hökmünde ulanylanda grafit üstü bilen reaksiýany artdyryp biler. Şeýle hem, CMC kremniniň - galaýy garyndy anod materiallarynyň siklik häsiýetleriniň durnuklylygyny saklamakda artykmaçlyklaryna eýedir. NiO elektrodlary dürli konsentrasiýalar (0,1mouL, 0.3mol / L we 0,5mol / L) CMC we pVDF baglaýjy bilen taýýarlandy we tok bilen 0,1c tok bilen 1.5-3.5V zarýad berildi we boşadyldy. Birinji aýlawda, pVDF baglaýjy öýjügiň kuwwaty CMC baglaýjy öýjüginden has ýokarydy. Siklleriň sany lO-a ýetende, pVDF baglaýjynyň çykaryş ukyby görnetin azalýar. 4JD siklinden soň, 0.1movL, 0.3MOUL we 0.5MovLPVDF baglaýjylaryň aýratyn çykaryş kuwwaty degişlilikde 250mAh / g, 157mAtv 'g we 102mAh / g çenli azaldy: 0,1 moL / L, 0,3 moL / L bolan batareýalaryň çykaryş aýratyn kuwwaty. we 0,5 moL / LCMC baglaýjy 698mAh / g, 555mAh / g we Degişlilikde 550mAh / g.

CMC baglaýjy LiTI0-de ulanylýar. : we senagat önümçiliginde SnO2 nanopartikullary. CMC-ni baglaýjy, LiFepO4 we Li4TI50l2 degişlilikde polo positiveitel we otrisatel işjeň material hökmünde ulanmak we pYR14FS1-ni ýangyn saklaýjy elektrolit hökmünde ulanmak bilen, batareýa 0,1c tokda 150v ~ 3.5V temperaturada we polo positiveitel aýratynlykda 150 gezek tigir sürüldi. sygymlylygy 140mAh / g derejesinde saklandy. CMCL-de dürli metal duzlarynyň arasynda CMCLi aýlanyş wagtynda elektrolitde “alyş-çalyş reaksiýasyny (vii)” saklap bilýän beýleki metal ionlaryny hödürleýär.

2) öndürijiligi gowulandyrmagyň mehanizmi

CMC Li baglaýjy, litiý batareýasyndaky AQ esasy elektrodyň elektrokimiki öndürijiligini gowulandyryp biler. M. E we ş.m. -4 mehanizm barada deslapky gözleg geçirdi we CMC-Li-iň AQ elektrodynda paýlanyş modelini teklip etdi. CMCLi-iň oňat öndürijiligi, OH gurluşlary bilen täsirli wodorod baglanyşyklarynyň güýçli baglanyşyk täsirinden gelýär, bu bolsa tor gurluşlarynyň netijeli emele gelmegine goşant goşýar. Gidrofil CMC-Li organiki elektrolitde eremez, şonuň üçin batareýada gowy durnuklylyga eýe bolup, batareýanyň gowy durnuklylygyny üpjün edýän elektrod gurluşyna berk ýapyşýar. Cmc-li baglaýjynyň Li geçirijiligi gowy, sebäbi CMC-Li molekulýar zynjyrynda köp sanly funksional topar bar. Zyňyndy wagtynda Li bilen hereket edýän täsirli maddalaryň iki çeşmesi bar: (1) elektrolitde Li; (2) Işjeň maddanyň täsirli merkeziniň golaýynda CMC-Li molekulýar zynjyrynda Li.

Gidroksil toparynyň we gidroksil toparynyň karboksimetil CMC-Li baglaýjydaky reaksiýasy kowalent baglanyşygy emele getirer; Elektrik meýdan güýjüniň täsiri astynda U molekulýar zynjyry ýa-da ýanaşyk molekulýar zynjyry geçirip biler, ýagny molekulýar zynjyryň gurluşy zaýalanmaz; Ahyrynda Lj AQ bölejigi bilen baglanyşar. Bu, CMCLi-iň ulanylmagynyň diňe Li-iň geçiriş netijeliligini ýokarlandyrman, eýsem AQ-nyň ulanylyş tizligini hem ýokarlandyrýandygyny görkezýär. CH-iň mazmuny näçe ýokary bolsa: molekulýar zynjyrda COOLi we 10Li, Li geçirmek aňsat. M. Arrmand we başgalar. -COOH ýa-da OH organiki birleşmeleriniň degişlilikde 1 Li bilen täsir edip biljekdigine we pes potensialda 1 C00Li ýa-da 1 0Li öndürip biljekdigine ynanýardy. Elektrodda CMCLi baglaýjynyň mehanizmini has giňişleýin öwrenmek üçin işjeň material hökmünde CMC-Li-1 ulanyldy we şuňa meňzeş netijeler alyndy. Li, CMC Li-den bir cH, COOH we bir 0H bilen reaksiýa berýär we (1) we (2) deňlemelerde görkezilişi ýaly degişlilikde cH: COOLi we 0 0 öndürýär.

CH, COOLi we OLi sanynyň köpelmegi bilen CMC-Li DS köpelýär. Bu, esasan, AQ bölejikleriniň üstü baglaýjysyndan emele gelen organiki gatlagyň has durnuklydygyny we Li-ni geçirmek aňsatlaşýandygyny görkezýär. CMCLi, Li üçin AQ bölejikleriniň üstüne ýetmek üçin transport ýoluny üpjün edýän geçiriji polimerdir. CMCLi baglaýjylary gowy elektron we ion geçirijiligine eýedir, bu bolsa gowy elektrohimiki öndürijilige we CMCLi elektrodlarynyň uzak aýlawly ömrüne getirýär. JS Bridel we başgalar. Silikon / polimer birleşýän materiallary ulanyp, kremniý bilen polimeriň batareýanyň umumy işleýşine täsirini öwrenmek üçin litiý ion batareýasynyň anodyny taýýarlady we baglaýjy hökmünde ulanylanda CMC-iň iň gowy öndürijiligini tapdy. Silikon bilen CMC arasynda güýçli wodorod baglanyşygy bar, ol öz-özüni bejermek ukybyna eýe bolup, welosiped sürmek döwründe materialyň gurluşynyň durnuklylygyny saklamak üçin artýan stresini sazlap bilýär. CMC baglaýjy hökmünde kremniy anodyň kuwwaty azyndan 100 aýlawda 1000mAh / g-dan ýokary saklanyp bilner we kulombyň netijeliligi 99,9% -e ýakyn.

3, netije

Baglaýjy hökmünde CMC materialy, tebigy grafit, mezo-fazaly uglerod mikrosferalary (MCMB), litiý titanat, galaýy esasly kremniy esasly anod materialy we batareýany gowulandyryp bilýän litiý demir fosfat anod materialy ýaly dürli elektrod materiallarynda ulanylyp bilner. kuwwaty, sikl durnuklylygy we sikl ömri pYDF bilen deňeşdirilende. CMC materiallarynyň ýylylyk durnuklylygy, elektrik geçirijiligi we elektrohimiki aýratynlyklary üçin peýdalydyr. CMC üçin litiý ion batareýalarynyň işleýşini gowulandyrmak üçin iki esasy mehanizm bar:

(1) CMC-iň durnukly baglanyşyk öndürijiligi, batareýanyň durnukly işlemegi üçin zerur şert döredýär;

(2) CMC gowy elektron we ion geçirijiligine eýedir we Li geçirişini öňe sürüp biler