بیٹریوں میں سی ایم سی بائنڈر کا اطلاق

پانی پر مبنی منفی الیکٹروڈ مواد کے مرکزی بائنڈر کے طور پر، سی ایم سی مصنوعات کو گھریلو اور غیر ملکی بیٹری مینوفیکچررز کے ذریعہ بڑے پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے۔ بائنڈر کی زیادہ سے زیادہ مقدار نسبتاً بڑی بیٹری کی گنجائش، طویل سائیکل کی زندگی اور نسبتاً کم اندرونی مزاحمت حاصل کر سکتی ہے۔

بائنڈر لتیم آئن بیٹریوں میں اہم معاون فنکشنل مواد میں سے ایک ہے۔ یہ پورے الیکٹروڈ کی مکینیکل خصوصیات کا بنیادی ذریعہ ہے اور اس کا الیکٹروڈ کی پیداواری عمل اور بیٹری کی الیکٹرو کیمیکل کارکردگی پر اہم اثر پڑتا ہے۔ بائنڈر بذات خود کوئی گنجائش نہیں رکھتا اور بیٹری میں بہت کم حصہ رکھتا ہے۔

عام بائنڈرز کی چپکنے والی خصوصیات کے علاوہ، لتیم آئن بیٹری الیکٹروڈ بائنڈر مواد کو بھی الیکٹرولائٹ کی سوجن اور سنکنرن کو برداشت کرنے کے ساتھ ساتھ چارج اور خارج ہونے کے دوران الیکٹرو کیمیکل سنکنرن کو برداشت کرنے کے قابل ہونا ضروری ہے۔ یہ کام کرنے والی وولٹیج کی حد میں مستحکم رہتا ہے، لہذا بہت سے پولیمر مواد نہیں ہیں جو لتیم آئن بیٹریوں کے لیے الیکٹروڈ بائنڈر کے طور پر استعمال کیے جا سکتے ہیں۔

لیتھیم آئن بیٹری بائنڈرز کی تین اہم قسمیں ہیں جو اس وقت بڑے پیمانے پر استعمال ہوتی ہیں: پولی وینیلائیڈین فلورائیڈ (PVDF)، اسٹائرین-بوٹاڈین ربڑ (SBR) ایملشن اور کاربوکسی میتھائل سیلولوز (CMC)۔ اس کے علاوہ، پولی کریلک ایسڈ (PAA)، پانی پر مبنی بائنڈر پولی کریلونیٹریل (PAN) اور پولی کریلیٹ بطور اہم اجزاء بھی ایک خاص مارکیٹ پر قابض ہیں۔

بیٹری لیول CMC کی چار خصوصیات

کاربوکسی میتھائل سیلولوز کے تیزابی ڈھانچے کی ناقص پانی میں حل پذیری کی وجہ سے، اسے بہتر طریقے سے لاگو کرنے کے لیے، CMC بیٹری کی پیداوار میں ایک بہت وسیع پیمانے پر استعمال ہونے والا مواد ہے۔

پانی پر مبنی منفی الیکٹروڈ مواد کے مرکزی بائنڈر کے طور پر، سی ایم سی مصنوعات کو گھریلو اور غیر ملکی بیٹری مینوفیکچررز کے ذریعہ بڑے پیمانے پر استعمال کیا جاتا ہے۔ بائنڈر کی زیادہ سے زیادہ مقدار نسبتاً بڑی بیٹری کی گنجائش، طویل سائیکل کی زندگی اور نسبتاً کم اندرونی مزاحمت حاصل کر سکتی ہے۔

CMC کی چار خصوصیات ہیں:

سب سے پہلے، CMC پروڈکٹ کو ہائیڈرو فیلک اور گھلنشیل بنا سکتا ہے، پانی میں مکمل طور پر گھلنشیل، بغیر ریشوں اور نجاست کے۔

دوسرا، متبادل کی ڈگری یکساں ہے اور viscosity مستحکم ہے، جو مستحکم viscosity اور آسنجن فراہم کر سکتی ہے۔

تیسرا، کم دھاتی آئن مواد کے ساتھ اعلی طہارت کی مصنوعات تیار کریں۔

چوتھا، مصنوعات کی SBR لیٹیکس اور دیگر مواد کے ساتھ اچھی مطابقت ہے۔

بیٹری میں استعمال ہونے والے CMC سوڈیم کاربوکسی میتھائل سیلولوز نے اس کے استعمال کے اثر کو خوبی طور پر بہتر کیا ہے، اور ساتھ ہی اسے موجودہ استعمال کے اثر کے ساتھ اچھی استعمال کی کارکردگی بھی فراہم کرتا ہے۔

بیٹریوں میں سی ایم سی کا کردار

CMC سیلولوز کا ایک کاربوکسی میتھیلیٹڈ مشتق ہے، جو عام طور پر قدرتی سیلولوز کو کاسٹک الکالی اور مونوکلورواسیٹک ایسڈ کے ساتھ رد عمل ظاہر کر کے تیار کیا جاتا ہے، اور اس کا مالیکیولر وزن ہزاروں سے لاکھوں تک ہوتا ہے۔

سی ایم سی ایک سفید سے ہلکا پیلا پاؤڈر، دانے دار یا ریشہ دار مادہ ہے، جس میں ہائیگروسکوپیسٹی مضبوط ہوتی ہے اور یہ پانی میں آسانی سے حل ہو جاتا ہے۔ جب یہ غیر جانبدار یا الکلائن ہوتا ہے، تو حل ایک اعلی viscosity مائع ہوتا ہے۔ اگر اسے 80 ℃ سے زیادہ دیر تک گرم کیا جاتا ہے تو، viscosity کم ہو جائے گی اور یہ پانی میں گھلنشیل ہو جائے گا۔ 190-205 ° C پر گرم ہونے پر یہ بھورا ہو جاتا ہے، اور 235-248 ° C پر گرم ہونے پر کاربونائز ہو جاتا ہے۔

چونکہ سی ایم سی میں پانی کے محلول میں گاڑھا ہونا، بانڈنگ، پانی کو برقرار رکھنے، ایملسیفیکیشن اور معطلی کے کام ہوتے ہیں، اس لیے یہ سیرامکس، خوراک، کاسمیٹکس، پرنٹنگ اور رنگنے، پیپر میکنگ، ٹیکسٹائل، کوٹنگز، چپکنے والی اشیاء اور ادویات کے شعبوں میں بڑے پیمانے پر استعمال ہوتا ہے۔ اینڈ سیرامکس اور لیتھیم بیٹریاں فیلڈ کا حصہ تقریباً 7% ہے، جسے عام طور پر "صنعتی مونوسوڈیم گلوٹامیٹ" کہا جاتا ہے۔

خاص طور پرسی ایم سیبیٹری میں, CMC کے افعال ہیں: منفی الیکٹروڈ فعال مواد اور conductive ایجنٹ کو منتشر کرنا؛ منفی الیکٹروڈ سلوری پر گاڑھا ہونا اور مخالف تلچھٹ کا اثر؛ معاون تعلقات؛ الیکٹروڈ کی پروسیسنگ کارکردگی کو مستحکم کرنا اور بیٹری سائیکل کی کارکردگی کو بہتر بنانے میں مدد کرنا؛ قطب کے ٹکڑے وغیرہ کی چھلکی کی طاقت کو بہتر بنائیں۔

CMC کارکردگی اور انتخاب

الیکٹروڈ سلورری بناتے وقت CMC شامل کرنے سے گارا کی چپچپا پن بڑھ سکتی ہے اور گارا کو ٹھیک ہونے سے روکا جا سکتا ہے۔ CMC پانی کے محلول میں سوڈیم آئنوں اور anions کو گلائے گا، اور درجہ حرارت میں اضافے کے ساتھ CMC گلو کی viscosity کم ہو جائے گی، جو نمی جذب کرنے میں آسان ہے اور اس کی لچک کم ہے۔

سی ایم سی منفی الیکٹروڈ گریفائٹ کی بازی میں بہت اچھا کردار ادا کر سکتا ہے۔ جیسے جیسے CMC کی مقدار میں اضافہ ہوتا ہے، اس کی سڑنے والی مصنوعات گریفائٹ کے ذرات کی سطح پر قائم رہیں گی، اور گریفائٹ کے ذرات الیکٹرو سٹیٹک قوت کی وجہ سے ایک دوسرے کو پیچھے ہٹا دیں گے، جس سے ایک اچھا بازی اثر حاصل ہو گا۔

CMC کا واضح نقصان یہ ہے کہ یہ نسبتاً ٹوٹنے والا ہے۔ اگر تمام CMC کو بائنڈر کے طور پر استعمال کیا جاتا ہے، تو گریفائٹ منفی الیکٹروڈ قطب کے ٹکڑے کو دبانے اور کاٹنے کے عمل کے دوران گر جائے گا، جس سے پاؤڈر کا شدید نقصان ہوگا۔ ایک ہی وقت میں، سی ایم سی الیکٹروڈ مواد اور پی ایچ ویلیو کے تناسب سے بہت زیادہ متاثر ہوتا ہے، اور الیکٹروڈ شیٹ چارجنگ اور ڈسچارج کے دوران ٹوٹ سکتی ہے، جو براہ راست بیٹری کی حفاظت کو متاثر کرتی ہے۔

ابتدائی طور پر، منفی الیکٹروڈ سٹرنگ کے لیے استعمال ہونے والا بائنڈر PVDF اور دیگر تیل پر مبنی بائنڈر تھا، لیکن ماحولیاتی تحفظ اور دیگر عوامل پر غور کرتے ہوئے، یہ منفی الیکٹروڈ کے لیے پانی پر مبنی بائنڈر استعمال کرنے کے لیے مرکزی دھارے میں شامل ہو گیا ہے۔

کامل بائنڈر موجود نہیں ہے، ایسا بائنڈر منتخب کرنے کی کوشش کریں جو فزیکل پروسیسنگ اور الیکٹرو کیمیکل ضروریات کو پورا کرے۔ لتیم بیٹری ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ ساتھ لاگت اور ماحولیاتی تحفظ کے مسائل کے ساتھ، پانی پر مبنی بائنڈر آخر کار تیل پر مبنی بائنڈرز کی جگہ لے لیں گے۔

CMC دو بڑے مینوفیکچرنگ کے عمل

مختلف ایتھریفیکیشن میڈیا کے مطابق، سی ایم سی کی صنعتی پیداوار کو دو اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: پانی پر مبنی طریقہ اور سالوینٹ پر مبنی طریقہ۔ پانی کو ری ایکشن میڈیم کے طور پر استعمال کرنے کا طریقہ واٹر میڈیم طریقہ کہلاتا ہے، جو الکلین میڈیم اور کم درجے کا CMC پیدا کرنے کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ ری ایکشن میڈیم کے طور پر نامیاتی سالوینٹس کے استعمال کے طریقہ کار کو سالوینٹ طریقہ کہا جاتا ہے، جو درمیانے اور اعلی درجے کے CMC کی پیداوار کے لیے موزوں ہے۔ یہ دونوں رد عمل ایک kneader میں کئے جاتے ہیں، جس کا تعلق گوندھنے کے عمل سے ہے اور فی الحال CMC پیدا کرنے کا بنیادی طریقہ ہے۔

پانی کا درمیانی طریقہ: ایک قدیم صنعتی پیداواری عمل، طریقہ یہ ہے کہ الکلی سیلولوز اور ایتھریفیکیشن ایجنٹ کو مفت الکلی اور پانی کی شرائط کے تحت رد عمل ظاہر کیا جائے، جو درمیانے اور کم درجے کی CMC مصنوعات کی تیاری کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، جیسے ڈٹرجنٹ اور ٹیکسٹائل سائزنگ ایجنٹ انتظار کریں۔ . واٹر میڈیم طریقہ کا فائدہ یہ ہے کہ سامان کی ضروریات نسبتاً آسان ہیں اور قیمت کم ہے۔ نقصان یہ ہے کہ مائع میڈیم کی بڑی مقدار کی کمی کی وجہ سے، رد عمل سے پیدا ہونے والی حرارت درجہ حرارت کو بڑھاتی ہے اور ضمنی رد عمل کی رفتار کو تیز کرتی ہے، جس کے نتیجے میں ایتھریفیکیشن کی کارکردگی کم ہوتی ہے اور مصنوعات کا معیار خراب ہوتا ہے۔

سالوینٹ طریقہ؛ نامیاتی سالوینٹ طریقہ کے طور پر بھی جانا جاتا ہے، یہ رد عمل کی مقدار کے مطابق گوندھنے کے طریقہ کار اور گارا کے طریقہ کار میں تقسیم کیا جاتا ہے۔ اس کی اہم خصوصیت یہ ہے کہ الکلائزیشن اور ایتھریفیکیشن ری ایکشنز نامیاتی سالوینٹ کی حالت میں ری ایکشن میڈیم (ڈائلیونٹ) کے طور پر کیے جاتے ہیں۔ پانی کے طریقہ کار کے رد عمل کے عمل کی طرح، سالوینٹس کا طریقہ بھی الکلائزیشن اور ایتھریفیکیشن کے دو مراحل پر مشتمل ہوتا ہے، لیکن ان دونوں مراحل کا رد عمل کا ذریعہ مختلف ہے۔ سالوینٹس کے طریقہ کار کا فائدہ یہ ہے کہ یہ پانی کے طریقہ کار میں موجود الکلی کو بھگونے، دبانے، کچلنے، اور عمر بڑھنے کے عمل کو چھوڑ دیتا ہے، اور الکلائزیشن اور ایتھریفیکیشن سب کنیڈر میں کیے جاتے ہیں۔ نقصان یہ ہے کہ درجہ حرارت پر قابو پانے کی صلاحیت نسبتاً ناقص ہے، اور جگہ کی ضروریات نسبتاً ناقص ہیں۔ ، زیادہ قیمت۔