Kao glavno vezivo materijala za negativne elektrode na bazi vode, CMC proizvodi se široko koriste od strane domaćih i stranih proizvođača baterija.Optimalna količina veziva može postići relativno veliki kapacitet baterije, dug životni vijek i relativno nizak unutrašnji otpor.
Vezivo je jedan od važnih pomoćnih funkcionalnih materijala u litijum-jonskim baterijama.To je glavni izvor mehaničkih svojstava cijele elektrode i ima važan utjecaj na proces proizvodnje elektrode i elektrohemijske performanse baterije.Samo vezivo nema kapacitet i zauzima vrlo mali udio u bateriji.
Osim adhezivnih svojstava općih veziva, materijali za vezivanje elektroda litijum-jonske baterije također moraju biti u stanju da izdrže bubrenje i koroziju elektrolita, kao i elektrohemijsku koroziju tokom punjenja i pražnjenja.Ostaje stabilan u opsegu radnog napona, tako da nema mnogo polimernih materijala koji se mogu koristiti kao veziva elektroda za litijum-jonske baterije.
Postoje tri glavne vrste veziva za litijum-jonske baterije koje se danas široko koriste: poliviniliden fluorid (PVDF), emulzija stiren-butadien kaučuka (SBR) i karboksimetil celuloza (CMC).Osim toga, određeno tržište zauzimaju i poliakrilna kiselina (PAA), veziva na bazi vode s poliakrilonitrilom (PAN) i poliakrilatom kao glavnim komponentama.
Četiri karakteristike CMC-a na nivou baterije
Zbog slabe topljivosti u vodi kisele strukture karboksimetil celuloze, u cilju bolje primjene, CMC je vrlo široko korišten materijal u proizvodnji baterija.
Kao glavno vezivo materijala za negativne elektrode na bazi vode, CMC proizvodi se široko koriste od strane domaćih i stranih proizvođača baterija.Optimalna količina veziva može postići relativno veliki kapacitet baterije, dug životni vijek i relativno nizak unutrašnji otpor.
Četiri karakteristike CMC-a su:
Prvo, CMC može učiniti proizvod hidrofilnim i rastvorljivim, potpuno rastvorljivim u vodi, bez slobodnih vlakana i nečistoća.
Drugo, stepen supstitucije je ujednačen i viskozitet je stabilan, što može obezbediti stabilan viskozitet i prionjivost.
Treće, proizvodite proizvode visoke čistoće sa niskim sadržajem metalnih jona.
Četvrto, proizvod ima dobru kompatibilnost sa SBR lateksom i drugim materijalima.
CMC natrijum karboksimetil celuloza koja se koristi u bateriji kvalitativno je poboljšala njen efekat upotrebe, a istovremeno joj obezbeđuje dobre performanse upotrebe, uz trenutni efekat upotrebe.
Uloga CMC-a u baterijama
CMC je karboksimetilirani derivat celuloze, koji se obično priprema reakcijom prirodne celuloze sa kaustičnom alkalijom i monohlorosirćetnom kiselinom, a njena molekularna težina se kreće od hiljada do miliona.
CMC je bijeli do svijetložuti prah, zrnasta ili vlaknasta tvar, koja ima jaku higroskopnost i lako je topiv u vodi.Kada je neutralna ili alkalna, rastvor je tečnost visokog viskoziteta.Ako se dugo zagrijava iznad 80℃, viskozitet će se smanjiti i bit će nerastvorljiv u vodi.Kada se zagrije na 190-205°C postaje smeđa, a kada se zagrije na 235-248°C, karbonizira.
Budući da CMC ima funkcije zgušnjavanja, vezivanja, zadržavanja vode, emulgiranja i suspenzije u vodenom rastvoru, ima široku primenu u oblasti keramike, hrane, kozmetike, štampanja i bojenja, proizvodnje papira, tekstila, premaza, lepkova i medicine, visoko- krajnja keramika i litijumske baterije Na ovo polje otpada oko 7%, opšte poznato kao „industrijski mononatrijum glutamat“.
KonkretnoCMCu bateriji, funkcije CMC-a su: raspršivanje aktivnog materijala negativne elektrode i provodnog sredstva;zgušnjavajući i anti-sedimentacijski učinak na suspenziju negativne elektrode;pomoć pri vezivanju;stabilizacija performansi obrade elektrode i pomaže u poboljšanju performansi ciklusa baterije;poboljšati otpornost na ljuštenje stuba, itd.
CMC performanse i izbor
Dodavanje CMC-a prilikom izrade suspenzije elektrode može povećati viskozitet suspenzije i spriječiti taloženje suspenzije.CMC će razgraditi natrijeve ione i anione u vodenoj otopini, a viskoznost CMC ljepila će se smanjiti s povećanjem temperature, koji lako upija vlagu i ima slabu elastičnost.
CMC može igrati vrlo dobru ulogu u disperziji grafita negativne elektrode.Kako se količina CMC povećava, njegovi produkti raspadanja će se prilijepiti na površinu čestica grafita, a čestice grafita će se odbijati jedna od druge zbog elektrostatičke sile, postižući dobar disperzioni efekat.
Očigledan nedostatak CMC-a je da je relativno krt.Ako se sav CMC koristi kao vezivo, grafitna negativna elektroda će se srušiti tokom procesa presovanja i rezanja stuba, što će uzrokovati ozbiljan gubitak praha.Istovremeno, na CMC u velikoj meri utiče odnos materijala elektrode i pH vrednosti, a ploča elektrode može da pukne tokom punjenja i pražnjenja, što direktno utiče na bezbednost baterije.
U početku je vezivo koje se koristilo za miješanje negativnih elektroda bilo PVDF i druga veziva na bazi ulja, ali s obzirom na zaštitu okoliša i druge faktore, postalo je uobičajeno korištenje veziva na bazi vode za negativne elektrode.
Savršeno vezivo ne postoji, pokušajte da izaberete vezivo koje zadovoljava fizičke obrade i elektrohemijske zahteve.Sa razvojem tehnologije litijumskih baterija, kao i sa pitanjima troškova i zaštite životne sredine, veziva na bazi vode će na kraju zameniti veziva na bazi ulja.
CMC dva glavna proizvodna procesa
Prema različitim medijima za eterifikaciju, industrijska proizvodnja CMC-a može se podijeliti u dvije kategorije: metoda na bazi vode i metoda na bazi rastvarača.Metoda koja koristi vodu kao reakcioni medij naziva se metoda vodenog medija, koja se koristi za proizvodnju alkalnog medija i niskog kvaliteta CMC.Metoda upotrebe organskog rastvarača kao reakcionog medija naziva se metoda otapala, koja je pogodna za proizvodnju CMC srednjeg i visokog kvaliteta.Ove dvije reakcije se izvode u gnječilici, koja spada u proces gnječenja i trenutno je glavna metoda za proizvodnju CMC-a.
Metoda vodenog medija: raniji proces industrijske proizvodnje, metoda je reakcija alkalne celuloze i agensa za eterifikaciju u uvjetima slobodne alkalije i vode, koja se koristi za pripremu CMC proizvoda srednjeg i niskog kvaliteta, kao što su deterdženti i sredstva za ljepljenje tekstila. .Prednost metode vodenog medija je u tome što su zahtjevi za opremom relativno jednostavni i niska cijena;nedostatak je što zbog nedostatka velike količine tečnog medija, toplota nastala reakcijom povećava temperaturu i ubrzava brzinu sporednih reakcija, što rezultira niskom efikasnošću eterifikacije i lošim kvalitetom proizvoda.
Metoda otapala;također poznat kao metoda organskog rastvarača, podijeljen je na metodu gnječenja i metodu suspenzije prema količini reakcionog razblaživača.Njegova glavna karakteristika je da se reakcije alkalizacije i eterifikacije izvode pod uslovima organskog rastvarača kao reakcionog medija (razblaživača).Kao i reakcioni proces vodene metode, i metoda otapala se sastoji od dvije faze alkalizacije i eterifikacije, ali je reakcioni medij ove dvije faze različit.Prednost metode rastvarača je u tome što se izostavljaju procesi alkalnog namakanja, presovanja, drobljenja i starenja koji su svojstveni vodenoj metodi, a alkalizacija i eterifikacija se izvode u gnječilici;nedostatak je što je temperaturna kontrola relativno loša, a zahtjevi za prostorom relativno slabi.,veći trošak.
Vrijeme objave: Jan-05-2023