Як основне сполучне для матеріалів негативного електрода на водній основі продукти CMC широко використовуються вітчизняними та іноземними виробниками акумуляторів. Оптимальна кількість сполучного може отримати відносно велику ємність батареї, тривалий термін служби і відносно низький внутрішній опір.
Сполучна є одним із важливих допоміжних функціональних матеріалів у літій-іонних батареях. Це основне джерело механічних властивостей усього електрода та має важливий вплив на процес виробництва електрода та електрохімічні характеристики батареї. Сама сполучна речовина не має ємності і займає дуже малу частку в акумуляторі.
На додаток до адгезійних властивостей загальних зв’язуючих речовин, сполучні матеріали для електродів літій-іонних акумуляторів також повинні бути здатними протистояти набуханню та корозії електроліту, а також витримувати електрохімічну корозію під час заряджання та розряджання. Він залишається стабільним в робочому діапазоні напруг, тому існує не так багато полімерних матеріалів, які можна використовувати як сполучні електроди для літій-іонних акумуляторів.
В даний час широко використовуються три типи сполучних для літій-іонних акумуляторів: полівініліденфторид (PVDF), емульсія стирол-бутадієнового каучуку (SBR) і карбоксиметилцелюлоза (CMC). Крім того, поліакрилова кислота (PAA), сполучні на водній основі з поліакрилонітрилом (PAN) і поліакрилатом в якості основних компонентів також займають певний ринок.
Чотири характеристики CMC рівня батареї
Через погану розчинність у воді кислотної структури карбоксиметилцелюлози, для кращого її застосування CMC є дуже широко використовуваним матеріалом у виробництві акумуляторів.
Як основне сполучне для матеріалів негативного електрода на водній основі продукти CMC широко використовуються вітчизняними та іноземними виробниками акумуляторів. Оптимальна кількість сполучного може отримати відносно велику ємність батареї, тривалий термін служби і відносно низький внутрішній опір.
Чотири характеристики CMC:
По-перше, CMC може зробити продукт гідрофільним і розчинним, повністю розчинним у воді, без вільних волокон і домішок.
По-друге, ступінь заміщення є рівномірним, а в'язкість стабільною, що може забезпечити стабільну в'язкість і адгезію.
По-третє, виробляйте продукти високої чистоти з низьким вмістом іонів металу.
По-четверте, продукт має хорошу сумісність з SBR латексом та іншими матеріалами.
Натрієва карбоксиметилцелюлоза КМЦ, яка використовується в акумуляторі, якісно покращила його ефективність використання та водночас забезпечує хорошу ефективність використання з поточним ефектом використання.
Роль КМЦ в акумуляторах
КМЦ — це карбоксиметильоване похідне целюлози, яке зазвичай отримують шляхом взаємодії природної целюлози з їдким лугом і монохлороцтовою кислотою, і його молекулярна маса коливається від тисяч до мільйонів.
КМЦ являє собою білий або світло-жовтий порошок, гранульовану або волокнисту речовину, яка має сильну гігроскопічність і легко розчинна у воді. Коли він нейтральний або лужний, розчин є високов’язкою рідиною. Якщо його нагрівати вище 80 ℃ протягом тривалого часу, в'язкість зменшиться, і він стане нерозчинним у воді. При нагріванні до 190-205°С буріє, при нагріванні до 235-248°С обвуглюється.
Оскільки CMC має функції згущення, зв’язування, утримання води, емульгування та суспензії у водному розчині, він широко використовується в галузі кераміки, продуктів харчування, косметики, друку та фарбування, виробництва паперу, текстилю, покриттів, клеїв та медицини, високоякісної промисловості. кінцева кераміка та літієві батареї. На родовище припадає близько 7%, широко відоме як «промисловий глутамат натрію».
КонкретноCMCв акумуляторі, функціями CMC є: диспергування активного матеріалу негативного електрода та провідного агента; згущуючий і протиосадковий ефект суспензії негативного електрода; сприяння склеюванню; стабілізація продуктивності обробки електрода та сприяння покращенню продуктивності циклу батареї; покращити міцність на відрив полюсної наконечника тощо.
Продуктивність і вибір CMC
Додавання CMC під час виготовлення суспензії електродів може збільшити в’язкість суспензії та запобігти осіданню суспензії. КМЦ розкладає іони та аніони натрію у водному розчині, а в’язкість клею КМЦ зменшується з підвищенням температури, який легко поглинає вологу та має погану еластичність.
CMC може відігравати дуже хорошу роль у дисперсії негативного електродного графіту. Коли кількість CMC збільшується, продукти його розкладання будуть прилипати до поверхні частинок графіту, і частинки графіту будуть відштовхуватися одна від одної через електростатичну силу, досягаючи хорошого ефекту дисперсії.
Очевидним недоліком CMC є те, що він відносно крихкий. Якщо весь КМЦ використовувати як сполучну речовину, графітовий негативний електрод зруйнується під час процесу пресування та різання полюсного наконечника, що призведе до серйозних втрат порошку. У той же час на CMC сильно впливає співвідношення електродних матеріалів і значення рН, і лист електрода може тріснути під час зарядки та розрядки, що безпосередньо впливає на безпеку батареї.
Спочатку сполучною речовиною для перемішування негативних електродів був ПВДФ та інші зв’язувальні речовини на масляній основі, але, враховуючи захист навколишнього середовища та інші фактори, стало основним використання сполучних речовин на водній основі для негативних електродів.
Ідеального сполучного не існує, спробуйте вибрати сполучний, який відповідає вимогам фізичної обробки та електрохімічних вимог. З розвитком технології літієвих акумуляторів, а також з проблемами, пов’язаними з вартістю та захистом навколишнього середовища, в’яжучі на водній основі з часом замінять сполучні на масляній основі.
CMC два основні виробничі процеси
Відповідно до різних середовищ етерифікації, промислове виробництво CMC можна розділити на дві категорії: метод на основі води та метод на основі розчинника. Спосіб з використанням води як реакційного середовища називається методом водного середовища, який використовується для отримання лужного середовища та низькосортної КМЦ. Спосіб використання органічного розчинника як реакційного середовища називається методом розчинника, який придатний для виробництва КМЦ середнього та високого ґатунку. Ці дві реакції проводяться в змішувачі, який відноситься до процесу замішування і в даний час є основним методом виробництва CMC.
Метод водного середовища: більш ранній процес промислового виробництва, метод полягає в реакції лужної целюлози та агента етерифікації в умовах вільного лугу та води, яка використовується для приготування продуктів CMC середнього та низького ґатунку, таких як миючі засоби та проклеювальні речовини для текстилю. Зачекайте . Перевага методу водного середовища полягає в тому, що вимоги до обладнання відносно прості, а вартість низька; недоліком є те, що через відсутність великої кількості рідкого середовища тепло, що виділяється в результаті реакції, підвищує температуру та прискорює швидкість побічних реакцій, що призводить до низької ефективності етерифікації та низької якості продукту.
Сольвентний метод; також відомий як метод органічного розчинника, він поділяється на метод замішування та метод суспензії відповідно до кількості реакційного розчинника. Його головна особливість полягає в тому, що реакції підлужнення та етерифікації здійснюються за умови використання органічного розчинника як реакційного середовища (розріджувача). Як і реакційний процес водного методу, метод розчинника також складається з двох стадій підлужнення та етерифікації, але реакційне середовище цих двох стадій різне. Перевага методу розчинника полягає в тому, що він уникає процесів замочування лугом, пресування, дроблення та старіння, властивих водному методу, а підлужнення та етерифікація здійснюються в місильній машині; недоліком є те, що контроль температури відносно поганий, і вимоги до простору є відносно низькими. , більш висока вартість.
Час публікації: 05 січня 2023 р