CMC батарея индустриясендә куллана

Натрий карбоксиметил целлюлозасы нәрсә ул?

Натрий Карбоксиметил целлюлозасы, (шулай ук: Карбоксиметил целлюлоза натрий тозы, Карбоксиметил целлюлозасы, CMC, Карбоксиметил, Селлюлоза Натрий, НатрийсальтофКабоксиМетилСеллюлоза) - дөньяда иң киң кулланылган җепсел төрләре, максималь доза.

Cmc-na - полимеризация дәрәҗәсе 100 ~ 2000 һәм молекуляр авырлыгы 242,16 булган целлюлоза туемы. Ак җепле яки гранул порошок. Хуш иссез, тәмсез, тәмсез, гигроскопик, органик эреткечләрдә эри алмый. Бу кәгазь, нигездә, литий ион батарея детальләрендә натрий карбоксиметил целлюлозасының кулланылышын аңлау өчен.

Натрий карбоксиметил целлюлозасын куллануда алгарыш CMCлитий ион батареяларында

Хәзерге вакытта поливинилиден фторид [pVDF, (CH: A CF :)] литий ион батарейкаларын җитештерүдә бәйләүче буларак киң кулланыла. . PVDF кыйммәт кенә түгел, шартлаткыч, органик эреткечләр мохитенә дус булган N метил кебек куллану процессында кулланырга кирәк, алкан кетоны (NMp) һәм җитештерү процессына һава дымлылыгы таләпләре, шулай ук ​​урнаштырылган. металл литий, литий графит икенчел реакция, аеруча югары температура шартларында, җылылык качу куркынычы. Натрий карбоксиметил целлюлозасы (CMC), суда эри торган бәйләүче, pVDFны электрод материалларына алмаштыручы буларак кулланыла, бу NMp кулланудан кача, чыгымнарны киметә һәм әйләнә-тирә мохитнең пычрануын киметә ала. Шул ук вакытта җитештерү процессы экологик дымны таләп итми, шулай ук ​​батареяның сыйдырышлыгын яхшырта, цикл гомерен озайта ала. Бу кәгазьдә литий ион аккумуляторы эшендә CMC роле каралды, һәм CMC батарея эшчәнлеген яхшырту механизмы җылылык тотрыклылыгы, электр үткәрүчәнлеге һәм электрохимик характеристикалар ягыннан ясалды.

1. CMC структурасы һәм эшләнеше

1) CMC структурасы

CMC, гадәттә, төрле дәрәҗәдәге алмаштыру дәрәҗәсе буенча классификацияләнә, һәм продукт морфологиясе һәм күрсәткечләре Ds тарафыннан бик нык тәэсир итәләр. LXie һ.б. CMC-ны төрле H парлы Na парлары белән өйрәнде. SEM анализы күрсәткәнчә, CMC-Li-1 (Ds = 1.00) гранул структураны тәкъдим иткән, һәм CMC-Li-2 (Ds = 0.62) сызыклы структураны тәкъдим иткән. М. Э һәм башкаларның тикшерүе CMC-ны исбатлады. Стирол бутадиен каучук (SBR) Li: O агломерациясен тоткарлый һәм электрохимик эш өчен файдалы булган интерфейс структурасын тотрыклыландыра ала.

2) CMC күрсәткече

2.1)Rылылык тотрыклылыгы

Zj Хан һ.б. төрле бәйләүчеләрнең җылылык тотрыклылыгын өйрәнде. PVDF критик температурасы якынча 4500С. 500 reaching җиткәч, тиз бозылу барлыкка килә һәм масса якынча 70% кими. Температура 600 reached җиткәч, масса тагын 70% ка кимеде. Температура 300Ска җиткәч, CMC-Li массасы 70% ка кимеде. Температура 400 reached җиткәч, CMC-Li массасы 10% ка кимеде. CMCLi батарея гомере азагында pVDFга караганда җиңелрәк бозыла.

2.2)Электр үткәрүчәнлеге

С.Чу һ.б. Тест нәтиҗәләре күрсәткәнчә, CMCLI-1, CMC-Li-2 һәм pVDF каршылыгы тиешенчә тиешенчә 0,3154 Мн һәм 0,2634 Мн. M һәм 20.0365 Mn · m, бу pVDF каршылыгы CMCLiныкыннан югарырак булуын күрсәтә, CMC-LI үткәрүчәнлеге pVDFныкыннан яхшырак, һәм CMCLI.1 үткәрүчәнлеге CMCLI.2ныкыннан түбән.

2.3)Электрохимик күрсәткеч

FM Courtel һ.б. Төрле бәйләүчеләр кулланылганда поли-сульфонат (AQ) нигезләнгән электродларның цикллы волтамметрия кәкреләрен өйрәнделәр. Төрле бәйләүчеләрнең төрле оксидлашу һәм киметү реакцияләре бар, шуңа күрә иң югары потенциал төрле. Алар арасында CMCLi-ның оксидлашу потенциалы 2,15В, ә киметү потенциалы 2,55В. Оксидлаштыру потенциалы һәм pVDF киметү потенциалы тиешенчә 2,605 V һәм 1,950 V. Алдагы ике тапкыр цикллы волтамметрия кәкреләре белән чагыштырганда, CMCLi бәйләүче кулланылганда оксидлаштыру-киметүнең иң зур потенциаль аермасы pVDF кулланылганга караганда кечерәк иде, бу реакциянең азрак комачаулаганын һәм CMCLi бәйләүченең уңайлырак булуын күрсәтә. оксидлашу-киметү реакциясенең барлыкка килүе.

2. CMC куллану эффекты һәм механизмы

1) Куллану эффекты

Pj Suo һ.б. pVDF һәм CMC бәйләүче буларак кулланылганда, Si / C композицион материалларның электрохимик күрсәткечләрен өйрәнделәр, һәм CMC кулланган батареяның беренче тапкыр 700mAh / g сыйдырышлы һәм 4O циклыннан соң 597mAh / g булганын ачыкладылар. pVDF кулланып батареядан өстен иде. Jh Lee һ.б. CMC Ds-ның графит асылмалы тотрыклылыгына тәэсирен өйрәнде һәм асылмалы сыеклыкның сыйфаты Ds тарафыннан билгеләнде дип саный. Түбән DSда, CMC көчле гидрофобик үзлекләргә ия, һәм су медиа буларак кулланылганда графит өслеге белән реакцияне көчәйтә ала. CMC шулай ук ​​кремнийның цикл үзлекләренең тотрыклылыгын саклауда өстенлекләргә ия - калай эретмәсе анод материаллары. NiO электродлары төрле концентрацияләр белән (0,1моЛ, 0,3мол / Л һәм 0,5мол / Л) CMC һәм pVDF бәйләүче белән әзерләнде, һәм зарядлы һәм 1,5-3.5В температурада 0,1с ток белән җибәрелде. Беренче циклда pVDF бәйләүче күзәнәкнең сыйдырышлыгы CMC бәйләүче күзәнәкнекеннән югарырак иде. Cyикллар саны lOга җиткәч, pVDF бәйләүченең агызу сыйфаты ачык күренә. 4JD циклыннан соң, 0,1МВЛ, 0,3МОЛ һәм 0,5МовЛПВДФ бәйләүчеләрнең махсус куәтләре 250mAh / g, 157mAtv 'g һәм 102mAh / g кадәр кимеде: 0,1 moL / L, 0,3 moL / L булган батарейкаларның махсус куәтләре. һәм 0,5 moL / LCMC бәйләүче 698mAh / g, 555mAh / g һәм 550mAh / g.

CMC бәйләүче LiTI0 кулланыла. : һәм сәнәгать производствосында SnO2 нанопартиклары. CMC бәйләүче, LiFepO4 һәм Li4TI50l2, уңай һәм тискәре актив материал буларак, һәм pYR14FS1 ялкын сүндерүче электролит буларак, батарея 150 тапкыр велосипедта 0,1с токта 1,5в ~ 3.5В температурада, һәм уңай специфик. сыйдырышлыгы 140mAh / g сакланган. CMCдагы төрле металл тозлары арасында, CMCLi башка металл ионнарын кертә, алар әйләнеш вакытында электролитта "алмашу реакциясен" (vii) тыя ала.

2) Эшчәнлекне яхшырту механизмы

CMC Li бәйләүче литий батареяда AQ база электродының электрохимик эшләвен яхшырта ала. М. Е һ.б. -4 механизм буенча башлангыч тикшеренүләр үткәрде һәм CMC-Li AQ электродында тарату моделен тәкъдим итте. CMCLi-ның яхшы эшләнеше OH җитештергән водород бәйләнешләренең көчле бәйләнеш эффектыннан килә, бу челтәр структураларының эффектив формалашуына ярдәм итә. Гидрофилик CMC-Li органик электролитта эремәячәк, шуңа күрә ул батареяда яхшы тотрыклылыкка ия, һәм электрод структурасына нык ябыша, бу батареяны яхшы тотрыклы итә. Cmc-li бәйләүче яхшы Ли үткәрүчәнлегенә ия, чөнки CMC-Li молекуляр чылбырында бик күп функциональ төркемнәр бар. Агызу вакытында Ли белән эш итүче эффектив матдәләрнең ике чыганагы бар: (1) электролитта Ли; (2) Li актив матдәнең эффектив үзәге янында CMC-Li молекуляр чылбырында.

Гидроксил группасы һәм гидроксил группасының карбоксиметил CMC-Li бәйләүчесендә реакциясе ковалент бәйләнешен барлыкка китерәчәк; Электр кыры көче астында, U молекуляр чылбырда яки янәшәдәге молекуляр чылбырда күчерә ала, ягъни молекуляр чылбыр структурасы бозылмас; Ахырда, Lj AQ кисәкчәсенә бәйләнәчәк. Бу CMCLi куллану Ли тапшыруның эффективлыгын гына түгел, ә AQ куллану дәрәҗәсен дә яхшыртуын күрсәтә. CH эчтәлеге никадәр югары булса: молекуляр чылбырда COOLi һәм 10Li, Ли күчү җиңелрәк. М. Аррманд һ.б. -COOH яки OH органик кушылмалары тиешенчә 1 Li белән реакция ясарга һәм түбән потенциалда 1 C00Li яки 1 0Li чыгарырга мөмкин дип саныйлар. Электродта CMCLi бәйләүче механизмын тагын да өйрәнү өчен, CMC-Li-1 актив материал буларак кулланылды һәм шундый ук нәтиҗәләр ясалды. Li CMC Liдан бер cH, COOH һәм 0H белән реакция ясый һәм cH: COOLi һәм бер 0 "(1) һәм (2) тигезләмәләрендә күрсәтелгәнчә тиешенчә.

CH, COOLi, OLi саны арта барган саен, CMC-Li DS арта. Бу шуны күрсәтә: нигездә AQ кисәкчәләре өслеген бәйләүче органик катлам тотрыклырак һәм Ли күчерү җиңелрәк. CMCLi - үткәргеч полимер, ул Li өчен AQ кисәкчәләре өслегенә барып җитү өчен транспорт маршрутын тәэмин итә. CMCLi бәйләүчеләре яхшы электрон һәм ион үткәрүчәнлегенә ия, бу яхшы электрохимик җитештерүчәнлеккә һәм CMCLi электродларының озын цикллы гомеренә китерә. JS Bridel һ.б. кремний / углерод / полимер композит материаллар кулланып, литий ион аккумуляторы анодын әзерләде, кремний һәм полимерның үзара тәэсиренең батареяның гомуми эшенә тәэсирен өйрәнү өчен, һәм CMC бәйләүче буларак кулланылганда иң яхшы күрсәткеч булганын ачыклады. Кремний белән CMC арасында көчле водород бәйләнеше бар, ул үз-үзен дәвалау сәләтенә ия һәм велосипед процессында материаль структураның тотрыклылыгын саклап калу өчен стрессны көйли ала. CMC бәйләүче буларак, кремний анодның сыйдырышлыгы ким дигәндә 100 циклда 1000mAh / g өстендә сакланырга мөмкин, һәм куломб эффективлыгы 99,9% ка якын.

3, йомгак

Бәйләүче буларак, CMC материалы төрле электрод материалларында кулланылырга мөмкин, мәсәлән, табигый графит, месо-фазлы углерод микросфералары (МКМБ), литий титанат, калай кремний нигезендәге анод материалы һәм литий тимер фосфат анод материалы, батареяны яхшырта ала. сыйдырышлык, цикл тотрыклылыгы һәм цикл тормышы pYDF белән чагыштырганда. Бу җылылык тотрыклылыгы, электр үткәрүчәнлеге һәм CMC материалларының электрохимик үзлекләре өчен файдалы. CMC өчен литий ион батареяларының эшләвен яхшырту өчен ике төп механизм бар:

(1) CMC-ның тотрыклы бәйләнеше тотрыклы батарея җитештерү өчен кирәкле шарт тудыра;

(2) CMC яхшы электрон һәм ион үткәрүчәнлегенә ия һәм Li тапшыруны алга этәрә ала