CMC використовує в акумуляторній промисловості

Що таке карбоксиметил целюлоза натрію?

Карбоксиметил целюлоза натрію, (також її називають: карбоксиметил целюлоза натрієва сіль, карбоксиметил целюлоза, CMC, карбоксиметил, целюлозидій, натріумсалтофкабоксиметилцелюлоза) - найбільш широко використовувані у світі типи клітковини, дозування максимуму.

CMC-NA-це похідне целюлози зі ступенем полімеризації 100 ~ 2000 та молекулярною масою 242,16. Білий волокнистий або зернистий порошок. Без запаху, несмачні, несмачні, гігроскопічні, нерозчинні в органічних розчинниках. У цій роботі в основному для розуміння застосування карбоксиметил -целюлози натрію в деталі літій -іонного акумулятора.

Прогрес у застосуванні карбоксиметил целюлози натрію CMCу літієвих іонних батареях

В даний час полівініліден фторид [PVDF, (CH: CF :)] широко використовується як сполучний у виробництві літій -іонних акумуляторів. . PVDF не тільки дорогий, також потрібно використовувати в процесі застосування вибухонебезпечного, доброзичливого до навколишнього середовища органічних розчинників, таких як N метил, який суворо кетон (NMP) та вимоги до вологих повітря для виробничого процесу суворо, також легко вбудовано металевий літій, літієвий графітовий вторинна реакція, особливо в умовах високої температури, спонтанного ризику термічного втікача. Карбоксиметил целюлоза в натрію (CMC), водорозчинна сполучна сполучення, використовується як замінник PVDF для електродних матеріалів, що може уникнути використання NMP, зменшити витрати та зменшити забруднення навколишнього середовища. У той же час виробничий процес не потребує вологості навколишнього середовища, а також може покращити потужність акумулятора, продовжуючи термін експлуатації циклу. У цій роботі було розглянуто роль CMC у виконанні літій -іонного акумулятора, а механізм покращення продуктивності акумулятора було узагальнено з аспектів термічної стійкості, електропровідності та електрохімічних характеристик.

1. Структура та продуктивність CMC

1) Структура CMC

CMC, як правило, класифікується за різною ступенем заміщення (DS), а на морфологію та продуктивність продукту сильно впливають DS. Lxie та ін. вивчав CMC з DS різних пар H. Результати аналізу SEM показали, що CMC-LI-1 (DS = 1,00) представив зернисту структуру, а CMC-LI-2 (DS = 0,62) представила лінійну структуру. Дослідження М. Е та ін. Довів, що CMC. Гума з стирол -бутадієну (SBR) може інгібувати агломерацію Li: O та стабілізувати структуру інтерфейсу, яка корисна для електрохімічних показників.

2) продуктивність CMC

2.1)Термічна стабільність

ZJ Han та ін. вивчав теплову стабільність різних в'яжучих. Критична температура PVDF становить близько 4500С. При досягненні 500 ℃ відбувається швидке розкладання і маса зменшується приблизно на 70%. Коли температура досягла 600 ℃, маса додатково знизилася на 70%. Коли температура досягла 300oC, маса CMC-LI знизилася на 70%. Коли температура досягла 400 ℃, маса CMC-LI знизилася на 10%. CMCLI легше розкладається, ніж PVDF в кінці часу акумулятора.

2.2)Електропровідність

S. Chou et al. Результати тестів показали, що опір CMCLI-1, CMC-LI-2 та PVDF становив 0,3154 мн · м та 0,2634 мн відповідно. M і 20.0365 мн · м, що вказує на те, що опір PVDF вищий, ніж у CMCLI, провідність CMC-LI краща, ніж у PVDF, а провідність CMCLI.1 нижча, ніж у CMCLI.2.

2.3)Електрохімічні показники

FM Courtel та ін. вивчали циклічні криві вольтаметрії полі-сульфонату (AQ) електродів, коли використовували різні в'яжучі. Різні в'яжучі мають різні реакції окислення та відновлення, тому піковий потенціал відрізняється. Серед них потенціал окислення CMCLI становить 2,15 В, а потенціал зменшення - 2,55 В. Потенціал окислення та потенціал відновлення PVDF становили відповідно 2,605 В та 1,950 В. Порівняно з циклічними кривими вольтамметрії попередніх двох разів, пікова різниця потенціалу піку відновлення окислення при використанні сполучення CMCLI була меншою, ніж при використанні PVDF, що свідчить про те, що реакція менш перешкоджала, а п’ять CMCLI була більш сприятливою Поява реакції окислення.

2. Ефект застосування та механізм CMC

1) Ефект застосування

PJ Suo та ін. вивчав електрохімічні показники композитних матеріалів Si/c, коли PVDF та CMC використовувались як в'яжучі, і виявили, що акумулятор, що використовує CMC був кращим за акумулятор за допомогою PVDF. JH Lee та ін. вивчав вплив DS CMC на стабільність графітової суспензії і вважав, що якість підвіски рідини визначалася DS. При низькому DS CMC має сильні гідрофобні властивості і може збільшити реакцію з графітовою поверхнею, коли вода використовується як середовище. CMC також має переваги у підтримці стабільності циклічних властивостей матеріалів кремнію - олов'яний сплав. Електроди NIO готували з різними концентраціями (0,1MOUL, 0,3MOL/L та 0,5MOL/L) CMC та PVDF Binder, і заряджали та виписали при 1,5-3,5 В з струмом 0,1С. Під час першого циклу ємність комірки сполучної клітини PVDF була вищою, ніж у клітини сполучної клітини CMC. Коли кількість циклів досягає ЛО, ємність розрядної здатності в'яжучого PVDF очевидно зменшується. Після циклів 4JD специфічні можливості розряду 0,1 мовіл, 0,3MOUL та 0,5 -MOVLPVDF в'яжучі зменшилися до 250 мАг/г, 157matv 'g і 102mAh/г відповідно: специфічні можливості розряду акумуляторів з 0,1 моль/л, 0,3 моль/л/л/л/л/л/л/л/л/л і в'яжуче 0,5 моль/LCMC зберігали на 698 мАг/г, 555 мАг/г та 550 мАг/г відповідно.

BMC Binder використовується на Liti0. : та наночастинки SNO2 у промисловому виробництві. Використовуючи CMC як Binder, LifePO4 та LI4TI50L2 як позитивні та негативні активні матеріали відповідно, а використовуючи Pyr14FS1 як електроліт полум'я, акумулятор цикли 150 разів при струмі 0,1c при температурі 1,5 В ~ 3,5 В і позитивний специфічний Ємність підтримувалася в 140 мАг/г. Серед різних металевих солей у CMC CMCLI вводить інші іони металів, які можуть інгібувати "обміну реакцією (VII)" в електроліті під час циркуляції.

2) Механізм підвищення продуктивності

CMC Li Binder може покращити електрохімічні показники базового електрода AQ в літієвому акумуляторі. М. Е та ін. -4 провів попереднє дослідження механізму та запропонував модель розподілу CMC-LI в електроді AQ. Хороша продуктивність CMCLI походить від міцного ефекту зв'язку водневих зв’язків, що виробляються ОН, що сприяє ефективному формуванню сітчастих структур. Гідрофільний CMC-LI не розчиняється в органічному електроліті, тому він має хорошу стабільність в акумуляторі і має сильну адгезію до структури електродів, що робить акумулятор хорошу стабільність. CMC-LI Binder має хорошу провідність LI, оскільки на молекулярному ланцюзі CMC-LI є велика кількість функціональних груп. Під час розряду є два джерела ефективних речовин, що діють з Li: (1) Li в електроліті; (2) Лі на молекулярному ланцюзі CMC-LI поблизу ефективного центру активної речовини.

Реакція гідроксильної групи та гідроксильної групи в сполученні карбоксиметилу CMC-LI буде утворювати ковалентну зв'язок; Під дією електричної сили поля U може переносити на молекулярний ланцюг або сусідній молекулярний ланцюг, тобто структура молекулярної ланцюга не буде пошкоджена; Врешті -решт, LJ зв’яжеться з частинкою AQ. Це вказує на те, що застосування CMCLI не тільки покращує ефективність передачі LI, але й покращує рівень використання AQ. Чим вище вміст CH: Cooli та 10li в молекулярному ланцюзі, тим легше передача Li. M. Arrmand et al. вважав, що органічні сполуки -cooh або OH можуть реагувати з 1 Li відповідно і виробляти 1 C00LI або 1 0LI при низькому потенціалі. Для подальшого вивчення механізму в'яжучого CMCLI в електроді CMC-LI-1 використовували як активний матеріал і були отримані подібні висновки. Лі реагує з одним СН, Куоном і одним 0h від CMC Li і генерує Ch: Cooli та один 0 “відповідно, як показано в рівняннях (1) та (2)

Зі збільшенням кількості CH, COOLI та OLI збільшується DS CMC-LI. Це показує, що органічний шар, складений в основному з палітурки поверхні частинок AQ, стає більш стабільним і простіше перенести LI. CMCLI - це електропровідний полімер, який забезпечує транспортний шлях для LI для досягнення поверхні частинок AQ. CMCLI в'яжучі мають хорошу електронну та іонну провідність, що призводить до хороших електрохімічних показників та тривалого терміну експлуатації електродів CMCLI. JS Bridel та ін. Підготував анод літій -іонного акумулятора за допомогою композиційних матеріалів кремнію/вуглецю/полімеру з різними в'яжучами для вивчення впливу взаємодії між кремнієм та полімером на загальну продуктивність акумулятора, і виявив, що CMC мав найкращі показники при використанні як сполучний. Існує сильна воднева зв'язок між кремнієм та CMC, яка має здатність до самого вживання і може регулювати все більший напруження матеріалу під час циклічного процесу для підтримки стабільності матеріальної структури. З CMC як в'яжучого, ємність кремнієвого анода може зберігатися вище 1000 мАг/г щонайменше за 100 циклів, а ефективність кулонів - близько 99,9%.

3, Висновок

В якості сполучного матеріалу CMC можна використовувати в різних типах електродних матеріалів, таких як природний графіт, мезофазні вуглецеві мікросфери (MCMB), літієвий титанат, анодний матеріал на основі кремнію на основі олова та літієвий анодний матеріал заліза, що може покращити акумулятор Ємність, стабільність циклу та термін циклу порівняно з PYDF. Це корисно для теплової стійкості, електропровідності та електрохімічних властивостей матеріалів CMC. Існує два основних механізмів CMC для підвищення продуктивності літій -іонних батарей:

(1) стабільна продуктивність зв'язку CMC створює необхідну умову для отримання стабільної продуктивності акумулятора;

(2) CMC має хорошу провідність електронів та іонів і може сприяти передачі LI