CMC nlo ni Ile-iṣẹ Batiri

Kini iṣuu soda carboxymethyl cellulose?

Sodium Carboxymethyl cellulose, (tun npe ni: Carboxymethyl cellulose soda iyọ, Carboxymethyl cellulose, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose) ni agbaye julọ o gbajumo ni lilo orisi ti okun, doseji ti o pọju.

Cmc-na jẹ itọsẹ cellulose pẹlu iwọn polymerization ti 100 ~ 2000 ati iwuwo molikula ti 242.16. Fibrous funfun tabi lulú granular. Odorless, tasteless, tasteless, hygroscopic, insoluble in Organic solvents. Iwe yii ni akọkọ lati loye ohun elo ti iṣuu soda carboxymethyl cellulose ni awọn alaye batiri ion litiumu.

Ilọsiwaju ni lilo iṣuu soda carboxymethyl cellulose CMCninu awọn batiri ion litiumu

Ni lọwọlọwọ, polyvinylidene fluoride [pVDF, (CH: A CF:)] ti wa ni lilo pupọ bi asopọ ni iṣelọpọ awọn batiri ion lithium. . PVDF kii ṣe gbowolori nikan, o tun nilo lati lo ninu ilana ohun elo ti awọn ibẹjadi, ore si agbegbe ti awọn olomi Organic, gẹgẹ bi N methyl eyiti alkane ketone (NMp) ati awọn ibeere ọriniinitutu afẹfẹ fun ilana iṣelọpọ muna, tun ni irọrun pẹlu ifibọ irin litiumu, litiumu lẹẹdi Atẹle lenu, paapa ni majemu ti ga otutu, a lẹẹkọkan ewu ti gbona runaway. Sodium carboxymethyl cellulose (CMC), ohun elo ti o ni omi-omi, ni a lo bi aropo pVDF fun awọn ohun elo elekiturodu, eyiti o le yago fun lilo NMp, dinku awọn idiyele ati dinku idoti ayika. Ni akoko kanna, ilana iṣelọpọ ko nilo ọriniinitutu ayika, ṣugbọn tun le mu agbara batiri naa pọ si, gigun igbesi aye ọmọ. Ninu iwe yii, ipa ti CMC ni iṣẹ ti batiri litiumu ion ni a ṣe atunyẹwo, ati pe ilana ti CMC imudarasi iṣẹ batiri ni a ṣoki lati awọn apakan ti iduroṣinṣin igbona, adaṣe itanna ati awọn abuda elekitirokemika.

1. Ilana ati iṣẹ ti CMC

1) CMC be

CMC ni gbogbogbo nipasẹ iwọn iyatọ ti aropo (Ds), ati pe mofoloji ọja ati iṣẹ ni ipa pupọ nipasẹ Ds. LXie et al. iwadi THE CMC pẹlu Ds ti o yatọ si H orisii Na. Awọn abajade itupalẹ SEM fihan pe CMC-Li-1 (Ds = 1.00) ṣe agbekalẹ igbekalẹ granular, ati CMC-Li-2 (Ds = 0.62) ṣe agbekalẹ eto laini. Iwadi ti M. E et al fihan pe CMC. Styrene butadiene roba (SBR) le dojuti awọn agglomeration ti Li: O ati ki o stabilize ni wiwo be, eyi ti o jẹ anfani ti si awọn electrochemical išẹ.

2) CMC išẹ

2.1)Iduroṣinṣin gbona

Zj Han et al. iwadi awọn gbona iduroṣinṣin ti o yatọ si binders. Iwọn otutu pataki ti pVDF jẹ nipa 4500C. Nigbati o ba de 500 ℃, jijẹ iyara waye ati pe o dinku iwọn nipasẹ 70%. Nigbati iwọn otutu ba de 600 ℃, ibi-pupọ ti dinku siwaju nipasẹ 70%. Nigbati iwọn otutu ba de 300oC, iwọn CMC-Li ti dinku nipasẹ 70%. Nigbati iwọn otutu ba de 400℃, iwọn CMC-Li ti dinku nipasẹ 10%. CMLi jẹ diẹ sii ni irọrun ibajẹ ju pVDF ni opin igbesi aye batiri.

2.2)Awọn itanna elekitiriki

S. Chou et al. Awọn abajade idanwo fihan pe resistivity CMCLI-1, CMC-Li-2 ati pVDF jẹ 0.3154 Mn·m ati 0.2634 Mn, lẹsẹsẹ. M ati 20.0365 Mn·m, ti o fihan pe resistivity ti pVDF ga ju ti CMLi lọ, iṣiṣẹ ti CMC-LI dara ju ti pVDF lọ, ati pe iṣẹ-ṣiṣe ti CMCLI.1 kere ju ti CMCLI.2 lọ.

2.3)Electrochemical išẹ

FM Courtel et al. ṣe iwadi awọn iyipo voltammetry cyclic ti poly-sulfonate (AQ) awọn amọna ti o da lori nigbati o yatọ si lilo awọn binders. Awọn binders oriṣiriṣi ni oriṣiriṣi ifoyina ati awọn aati idinku, nitorinaa agbara tente oke yatọ. Lara wọn, agbara ifoyina ti CMCLi jẹ 2.15V, ati agbara idinku jẹ 2.55V. Agbara ifoyina ati agbara idinku ti pVDF jẹ 2.605 V ati 1.950 V lẹsẹsẹ. Ti a ṣe afiwe pẹlu awọn iyipo voltammetry cyclic ti awọn akoko meji ti tẹlẹ, iyatọ ti o pọju agbara ti tente idinku-oxidation nigba ti a lo asopọ CMCLi kere ju iyẹn lọ nigbati a lo pVDF, ti o nfihan pe iṣesi naa ko ni idilọwọ ati pe asopọ CMCLi jẹ itara diẹ sii si iṣẹlẹ ti ifoyina-idinku ifoyina.

2. Ipa ohun elo ati siseto ti CMC

1) Ohun elo ipa

Pj Suo et al. ṣe iwadi iṣẹ-ṣiṣe elekitirokemika ti awọn ohun elo idapọpọ Si / C nigba ti a lo pVDF ati CMC bi awọn alasopọ, o rii pe batiri ti o lo CMC ni agbara iyipada kan pato ti 700mAh / g fun igba akọkọ ati pe o tun ni 597mAh / g lẹhin awọn iyipo 4O, eyiti je superior si batiri lilo pVDF. Jh Lee et al. ṣe iwadi ipa ti Ds ti CMC lori iduroṣinṣin ti idaduro graphite ati gbagbọ pe didara omi ti idadoro ti pinnu nipasẹ Ds. Ni kekere DS, CMC ni o ni lagbara hydrophobic-ini, ati ki o le mu awọn lenu pẹlu lẹẹdi dada nigba ti omi ti wa ni lo bi media. CMC tun ni awọn anfani ni mimu iduroṣinṣin ti awọn ohun-ini cyclic ti silikoni - tin alloy anode ohun elo. Awọn amọna NiO ti pese pẹlu awọn ifọkansi oriṣiriṣi (0.1mouL, 0.3mol/L ati 0.5mol/L) CMC ati pVDF binder, ati gba agbara ati idasilẹ ni 1.5-3.5V pẹlu lọwọlọwọ ti 0.1c. Lakoko iyipo akọkọ, agbara ti pVDF binder cell ga ju ti CMC binder cell. Nigbati nọmba awọn iyika ba de lO, agbara idasilẹ ti dinder pVDF dinku ni gbangba. Lẹhin awọn akoko 4JD, awọn agbara idasilẹ pato ti 0.1movL, 0.3MOUL ati 0.5MovLPVDF binders dinku si 250mAh / g, 157mAtv 'g ati 102mAh / g, lẹsẹsẹ: Awọn agbara idasilẹ pato ti awọn batiri pẹlu 0.1 moL / L, 0.1. ati 0.5 moL / LCMC dinder ti wa ni ipamọ ni 698mAh/g, 555mAh/g ati 550mAh/g, lẹsẹsẹ.

CMC Asopọmọra ti lo lori LiTI0. : ati SnO2 awọn ẹwẹ titobi ni iṣelọpọ ile-iṣẹ. Lilo CMC bi Asopọmọra, LiFepO4 ati Li4TI50l2 bi awọn ohun elo ti nṣiṣe lọwọ rere ati odi, lẹsẹsẹ, ati lilo pYR14FS1 bi itanna retardant ina, batiri naa ti yipo ni awọn akoko 150 ni lọwọlọwọ ti 0.1c ni 1.5v ~ 3.5V ni iwọn otutu, ati pato rere pato. Agbara ti a ṣetọju ni 140mAh / g. Lara ọpọlọpọ awọn iyọ irin ni CMC, CMCLi ṣafihan awọn ions irin miiran, eyiti o le ṣe idiwọ “iṣepaṣipaarọ (vii)” ni elekitiroti lakoko sisan.

2) Mechanism ti ilọsiwaju iṣẹ

Asopọmọra CMC Li le mu ilọsiwaju iṣẹ ṣiṣe elekitirodu ti AQ mimọ ni batiri litiumu. M. E et al. -4 ṣe iwadii alakoko lori ẹrọ ati dabaa awoṣe ti pinpin CMC-Li ni elekiturodu AQ. Iṣe ti o dara ti CMCLi wa lati ipa isunmọ to lagbara ti awọn ifunmọ hydrogen ti a ṣe nipasẹ OH kan, eyiti o ṣe alabapin si iṣelọpọ daradara ti awọn ẹya apapo. CMC-Li hydrophilic kii yoo tuka ninu elekitiroti eleto, nitorinaa o ni iduroṣinṣin to dara ninu batiri naa, ati pe o ni ifaramọ to lagbara si eto elekiturodu, eyiti o jẹ ki batiri naa ni iduroṣinṣin to dara. Asopọmọra Cmc-li ni adaṣe Li ti o dara nitori pe nọmba nla ti awọn ẹgbẹ iṣẹ wa lori pq molikula ti CMC-Li. Lakoko itusilẹ, awọn orisun meji wa ti awọn nkan ti o munadoko ti o ṣiṣẹ pẹlu Li: (1) Li ninu elekitiroti; (2) Li lori ẹwọn molikula ti CMC-Li nitosi aarin ti o munadoko ti nkan ti nṣiṣe lọwọ.

Ihuwasi ti ẹgbẹ hydroxyl ati ẹgbẹ hydroxyl ni carboxymethyl CMC-Li binder yoo ṣe adehun covalent; Labẹ iṣẹ ti agbara aaye ina, U le gbe lori ẹwọn molikula tabi ẹwọn molikula ti o wa nitosi, iyẹn ni, eto pq molikula ko ni bajẹ; Nikẹhin, Lj yoo sopọ mọ patiku AQ. Eyi tọkasi pe ohun elo CMLi kii ṣe imudara gbigbe gbigbe ti Li nikan, ṣugbọn tun ṣe ilọsiwaju oṣuwọn lilo ti AQ. Awọn akoonu ti o ga julọ ti chH: COOli ati 10Li ninu ẹwọn molikula, gbigbe Li rọrun. M. Arrmand et al. gbagbọ pe awọn agbo ogun Organic ti -COOH tabi OH le fesi pẹlu 1 Li lẹsẹsẹ ati gbejade 1 C00Li tabi 1 0Li ni agbara kekere. Lati le ṣawari siwaju si ẹrọ ti CMLi binder ni elekiturodu, CMC-Li-1 ti lo bi ohun elo ti nṣiṣe lọwọ ati awọn ipinnu ti o jọra ni a gba. Li fesi pẹlu cH kan, COOH ati 0H kan lati ọdọ CMC Li o si ṣe ipilẹṣẹ chH: COOli ati 0 kan “lẹsẹsẹ, bi o ṣe han ni awọn idogba (1) ati (2)

Bi nọmba cH, COOli, ati OLi ṣe n pọ si, DS ti CMC-Li n pọ si. Eleyi fihan wipe Organic Layer kq o kun ti AQ patiku dada Asopọmọra di diẹ idurosinsin ati ki o rọrun lati gbe Li. CMCLi jẹ polima afọwọṣe ti o pese ọna gbigbe fun Li lati de oju awọn patikulu AQ. CMCLi binders ni itanna ti o dara ati ionic conductivity, eyiti o mu abajade elekitirokemika to dara ati igbesi aye gigun gigun ti awọn amọna CMLi. JS Bridel et al. pese anode ti batiri ion litiumu nipa lilo ohun elo ohun alumọni / erogba / polymer pẹlu awọn oriṣiriṣi oriṣiriṣi lati ṣe iwadi ipa ti ibaraenisepo laarin ohun alumọni ati polima lori iṣẹ gbogbogbo ti batiri naa, o si rii pe CMC ni iṣẹ ti o dara julọ nigbati a lo bi asopọ. Isopọ hydrogen to lagbara wa laarin ohun alumọni ati CMC, eyiti o ni agbara imularada ti ara ẹni ati pe o le ṣatunṣe wahala ti o pọ si ti ohun elo lakoko ilana gigun kẹkẹ lati ṣetọju iduroṣinṣin ti eto ohun elo. Pẹlu CMC bi binder, agbara ti silikoni anode le wa ni ipamọ loke 1000mAh / g ni o kere ju awọn akoko 100, ati ṣiṣe coulomb jẹ isunmọ si 99.9%.

3, ipari

Bi awọn kan Apapo, CMC ohun elo le ṣee lo ni orisirisi awọn iru ti elekiturodu ohun elo bi adayeba graphite, meso-phase carbon microspheres (MCMB), litiumu titanate, tin orisun ohun alumọni orisun anode ohun elo ati litiumu iron fosifeti anode ohun elo, eyi ti o le mu batiri dara. agbara, ọmọ iduroṣinṣin ati igbesi aye ọmọ akawe pẹlu pYDF. O jẹ anfani si iduroṣinṣin igbona, adaṣe itanna ati awọn ohun-ini elekitirokemika ti awọn ohun elo CMC. Awọn ọna akọkọ meji wa fun CMC lati mu iṣẹ ṣiṣe ti awọn batiri ion litiumu dara si:

(1) Iṣẹ isunmọ iduroṣinṣin ti CMC ṣẹda ohun pataki ṣaaju fun gbigba iṣẹ batiri iduroṣinṣin;

(2) CMC ni elekitironi ti o dara ati ifarapa ion ati pe o le ṣe igbelaruge gbigbe Li