Uporaba CMC veziva v baterijah

Kot glavno vezivo vodnih negativnih elektrod, izdelke CMC pogosto uporabljajo domači in tuji proizvajalci baterij. Optimalna količina veziva lahko dobi relativno veliko zmogljivost baterije, dolgo življenjsko dobo cikla in relativno nizko notranjo odpornost.

Binder je eden od pomembnih pomožnih funkcionalnih materialov v litij-ionskih baterijah. Je glavni vir mehanskih lastnosti celotne elektrode in ima pomemben vpliv na proizvodni postopek elektrode in na elektrokemično delovanje baterije. Sama veziva nima zmogljivosti in zavzema zelo majhen delež v bateriji.

Poleg lepilnih lastnosti splošnih vezij morajo biti tudi litij-ionski baterijski elektrodi vezivni materiali zdržali oteklino in korozijo elektrolita, pa tudi zdržati elektrokemično korozijo med nabojem in praznjenjem. V delovnem napetostnem območju ostaja stabilen, zato ni veliko polimernih materialov, ki bi jih lahko uporabili kot elektrodne vezive za litij-ionske baterije.

Obstajajo tri glavne vrste litij-ionskih baterijskih vezivov, ki se trenutno pogosto uporabljajo: poliviniliden fluorid (PVDF), stiren-butadinska guma (SBR) emulzija in karboksimetil celuloza (CMC). Poleg tega poliakrilna kislina (PAA), vodna veziva s poliakrilonitrilom (PAN) in poliakrilatom kot glavne sestavine zasedajo tudi določen trg.

Štiri značilnosti CMC na ravni baterije

Zaradi slabe topnosti vode kisle strukture karboksimetil celuloze, da bi jo bolje uporabili, je CMC zelo široko uporabljen material pri proizvodnji baterije.

Kot glavno vezivo vodnih negativnih elektrod, izdelke CMC pogosto uporabljajo domači in tuji proizvajalci baterij. Optimalna količina veziva lahko dobi relativno veliko zmogljivost baterije, dolgo življenjsko dobo cikla in relativno nizko notranjo odpornost.

Štiri značilnosti CMC so:

Prvič, CMC lahko izdelek naredi hidrofilni in topen, popolnoma topen v vodi, brez prostih vlaken in nečistoč.

Drugič, stopnja substitucije je enakomerna in viskoznost je stabilna, kar lahko zagotavlja stabilno viskoznost in oprijem.

Tretjič, proizvajajo izdelke z visoko čistostjo z vsebnostjo kovinskih ionov.

Četrtič, izdelek ima dobro združljivost s SBR lateks in drugimi materiali.

CMC natrijeva karboksimetil celuloza, ki se uporablja v bateriji, je kakovostno izboljšala njegov učinek uporabe in hkrati zagotavlja dobro uporabo z učinkom trenutne uporabe.

Vloga CMC v baterijah

CMC je karboksimetiliran derivat celuloze, ki ga običajno pripravimo z reakcijo naravne celuloze s kavstično alkalijsko in enokloroocetno kislino, njegova molekulska masa pa se giblje od tisoč do milijonov.

CMC je bela do svetlo rumena prah, zrnata ali vlaknasta snov, ki ima močno higroskopičnost in je v vodi zlahka topna. Kadar je nevtralna ali alkalna, je raztopina tekočina z visoko viskoznostjo. Če se dolgo segreva nad 80 ℃, se bo viskoznost zmanjšala in bo v vodi netopna. Ob segrevanju na 190-205 ° C postane rjav in karbonizira, ko se segreje na 235-248 ° C.

Ker ima CMC funkcije zgoščevanja, vezanja, zadrževanja vode, emulgiranja in suspenzije v vodni raztopini, se pogosto uporablja na področjih keramike, hrane, kozmetike, tiskanja in barvanja, izdelave paperjev, tekstila, premazov, adezij in zdravil, ki so znani kot 7%.

Zlasti v bateriji so funkcije CMC: razprševanje negativnega elektrodnega aktivnega materiala in prevodne sredstva; Učinek zgoščevanja in protisedimentacije na negativno elektrodo; pomoč pri vezanju; stabiliziranje zmogljivosti obdelave elektrode in pomoč pri izboljšanju zmogljivosti baterijskega cikla; Izboljšajte moč lupine paličnega kosa itd.

CMC uspešnost in izbira

Če dodate CMC pri izdelavi elektrode, lahko poveča viskoznost gnojevke in prepreči, da bi se gnojila usedla. CMC bo razgradil natrijeve ione in anione v vodni raztopini, viskoznost CMC lepila pa se bo zmanjšala s povečanjem temperature, ki je enostavno absorbirati vlago in ima slabo elastičnost.

CMC lahko igra zelo dobro vlogo pri disperziji negativnega elektrod grafita. Ko se količina CMC povečuje, se bodo njegovi produkti razgradnje držali površine grafitnih delcev, grafitni delci pa se bodo med seboj odbijali zaradi elektrostatične sile, kar bo doseglo dober disperzijski učinek.

Očitna pomanjkljivost CMC je, da je razmeroma krhka. Če se ves CMC uporablja kot vezivo, se bo grafitna negativna elektroda zrušila med postopkom stiskanja in rezanja droga, kar bo povzročilo resno izgubo v prahu. Hkrati na CMC močno vpliva razmerje materialov elektrode in pH vrednosti, lista elektrode pa se lahko med polnjenjem in izpustom razpoka, kar neposredno vpliva na varnost baterije.

Na začetku je bil veziva, ki se uporablja za negativno elektrodo, PVDF in drugi oljni vezivi, vendar je glede na varstvo okolja in druge dejavnike postalo glavno, da bi za negativne elektrode uporabili vezivo na osnovi vode.

Popolna veziva ne obstaja, poskusite izbrati vezivo, ki ustreza fizični obdelavi in ​​elektrokemijskih zahtevah. Z razvojem litijeve baterijske tehnologije, pa tudi s težavami stroškov in varstva okolja, bodo vezive na vodni osnovi sčasoma nadomestile vezive na osnovi olja.

CMC dva glavna proizvodna procesa

Glede na različne eterifikacijske medije lahko industrijsko proizvodnjo CMC razdelimo v dve kategoriji: metoda, ki temelji na vodni osnovi in ​​metoda, ki temelji na topilu. Metoda, ki uporablja vodo kot reakcijski medij, se imenuje metoda vodnega medija, ki se uporablja za proizvodnjo alkalnega medija in CMC z nizko stopnjo. Metoda uporabe organskega topila kot reakcijskega medija se imenuje metoda topila, ki je primerna za proizvodnjo srednje in visoke stopnje CMC. Ti dve reakciji se izvajata v gnetenju, ki spada v postopek gnetenja in je trenutno glavna metoda za proizvodnjo CMC.

Metoda vodnega medija: zgodnejši proces industrijske proizvodnje, metoda je reagirati alkalno celulozo in eterifikacijsko sredstvo v pogojih proste alkalije in vode, ki se uporablja za pripravo srednje in nizkocenovnih CMC izdelkov, kot so detergenti in velikosti tekstilnih velikosti. Prednost metode vodnega medija je, da so zahteve glede opreme razmeroma preproste, stroški pa nizki; Pomanjkljivost je, da zaradi pomanjkanja velike količine tekočega medija toplota, ki nastane z reakcijo, poveča temperaturo in pospeši hitrost stranskih reakcij, kar ima za posledico nizko učinkovitost eterifikacije in slabo kakovost izdelka.

Metoda topila; Znana tudi kot metoda organskega topila, je razdeljena na metodo gnetenja in metodo gnoja glede na količino reakcijskega razredčila. Njegova glavna značilnost je, da se reakcije alkalizacije in eterifikacije izvajajo pod pogojem organskega topila kot reakcijskega medija (razredčitve). Tako kot reakcijski postopek vode vodne metode je tudi metoda topila sestavljena iz dveh stopenj alkalizacije in eterifikacije, vendar je reakcijski medij teh dveh stopenj drugačen. Prednost metode topila je, da izpušča procese namakanja alkalij, stiskanja, drobljenja in staranja, ki so značilni za vodno metodo, alkalizacija in eterifikacija pa se izvajata v koleni; Pomanjkljivost je, da je nadzorovanost temperature razmeroma slaba, potrebe po prostoru pa so relativno slabe. , višji stroški.