Com a aglutinant principal dels materials d'elèctrodes negatius a base d'aigua, els productes CMC són àmpliament utilitzats pels fabricants de bateries nacionals i estrangers.La quantitat òptima d'aglutinant pot obtenir una capacitat de bateria relativament gran, una vida útil llarga i una resistència interna relativament baixa.
Binder és un dels materials funcionals auxiliars importants a les bateries d'ions de liti.És la principal font de les propietats mecàniques de tot l'elèctrode i té un impacte important en el procés de producció de l'elèctrode i el rendiment electroquímic de la bateria.La carpeta en si no té capacitat i ocupa una proporció molt petita a la bateria.
A més de les propietats adhesives dels aglutinants generals, els materials aglutinants d'elèctrodes de la bateria d'ions de liti també han de ser capaços de suportar la inflor i la corrosió de l'electròlit, així com resistir la corrosió electroquímica durant la càrrega i la descàrrega.Es manté estable en el rang de tensió de treball, de manera que no hi ha molts materials de polímer que es puguin utilitzar com a aglutinants d'elèctrodes per a bateries d'ions de liti.
Hi ha tres tipus principals d'aglutinants de bateries d'ions de liti que s'utilitzen àmpliament actualment: fluorur de polivinilidè (PVDF), emulsió de cautxú estirè-butadiè (SBR) i carboximetil cel·lulosa (CMC).A més, l'àcid poliacrílic (PAA), els aglutinants a base d'aigua amb poliacrilonitril (PAN) i el poliacrilat com a components principals també ocupen un mercat determinat.
Quatre característiques del CMC a nivell de bateria
A causa de la poca solubilitat en aigua de l'estructura àcida de la carboximetil cel·lulosa, per aplicar-la millor, CMC és un material molt utilitzat en la producció de bateries.
Com a aglutinant principal dels materials d'elèctrodes negatius a base d'aigua, els productes CMC són àmpliament utilitzats pels fabricants de bateries nacionals i estrangers.La quantitat òptima d'aglutinant pot obtenir una capacitat de bateria relativament gran, una vida útil llarga i una resistència interna relativament baixa.
Les quatre característiques de CMC són:
En primer lloc, CMC pot fer que el producte sigui hidròfil i soluble, completament soluble en aigua, sense fibres i impureses lliures.
En segon lloc, el grau de substitució és uniforme i la viscositat és estable, cosa que pot proporcionar una viscositat i una adhesió estables.
En tercer lloc, produir productes d'alta puresa amb baix contingut d'ions metàl·lics.
En quart lloc, el producte té una bona compatibilitat amb el làtex SBR i altres materials.
La carboximetil cel·lulosa de sodi CMC que s'utilitza a la bateria ha millorat qualitativament el seu efecte d'ús i, al mateix temps, li proporciona un bon rendiment d'ús, amb l'efecte d'ús actual.
El paper del CMC a les bateries
CMC és un derivat carboximetilat de la cel·lulosa, que normalment es prepara fent reaccionar cel·lulosa natural amb àlcali càustic i àcid monocloroacètic, i el seu pes molecular oscil·la entre milers i milions.
CMC és una pols de color blanc a groc clar, substància granular o fibrosa, que té una forta higroscopicitat i és fàcilment soluble en aigua.Quan és neutre o alcalina, la solució és un líquid d'alta viscositat.Si s'escalfa per sobre dels 80 ℃ durant molt de temps, la viscositat disminuirà i serà insoluble en aigua.Es torna marró quan s'escalfa a 190-205 °C, i carbonitza quan s'escalfa a 235-248 °C.
Com que CMC té les funcions d'engrossiment, unió, retenció d'aigua, emulsificació i suspensió en solució aquosa, s'utilitza àmpliament en els camps de la ceràmica, els aliments, la cosmètica, la impressió i el tenyit, la fabricació de paper, els tèxtils, els recobriments, els adhesius i la medicina, ceràmica final i bateries de liti El camp representa al voltant del 7%, comunament conegut com "glutamat monosòdic industrial".
ConcretamentCMCen bateria, les funcions de CMC són: dispersar el material actiu de l'elèctrode negatiu i l'agent conductor;efecte espessidor i anti-sedimentació sobre la purina d'elèctrodes negatius;ajudant a la vinculació;estabilitzant el rendiment de processament de l'elèctrode i ajudant a millorar el rendiment del cicle de la bateria;millorar la força de pelatge de la peça de pol, etc.
Rendiment i selecció de CMC
L'addició de CMC quan es fa la purín d'elèctrode pot augmentar la viscositat de la purín i evitar que la purín s'assenti.CMC descompondrà ions i anions de sodi en solució aquosa, i la viscositat de la cola CMC disminuirà amb l'augment de la temperatura, que és fàcil d'absorbir la humitat i té poca elasticitat.
CMC pot tenir un paper molt bo en la dispersió del grafit d'elèctrodes negatius.A mesura que augmenta la quantitat de CMC, els seus productes de descomposició s'adheriran a la superfície de les partícules de grafit i les partícules de grafit es repel·liran mútuament a causa de la força electrostàtica, aconseguint un bon efecte de dispersió.
El desavantatge evident de CMC és que és relativament fràgil.Si s'utilitza tot el CMC com a aglutinant, l'elèctrode negatiu de grafit col·lapsarà durant el procés de premsat i tall de la peça polar, la qual cosa provocarà una greu pèrdua de pols.Al mateix temps, el CMC es veu molt afectat per la relació entre els materials de l'elèctrode i el valor del pH, i la làmina de l'elèctrode pot trencar-se durant la càrrega i la descàrrega, cosa que afecta directament la seguretat de la bateria.
Inicialment, l'aglutinant utilitzat per a l'agitació d'elèctrodes negatius era PVDF i altres aglutinants a base d'oli, però tenint en compte la protecció del medi ambient i altres factors, s'ha convertit en corrent general utilitzar aglutinants a base d'aigua per als elèctrodes negatius.
L'aglutinant perfecte no existeix, intenteu triar un aglutinant que compleixi els requisits de processament físic i electroquímics.Amb el desenvolupament de la tecnologia de les bateries de liti, així com els problemes de costos i protecció del medi ambient, els aglutinants a base d'aigua eventualment substituiran els aglutinants a base d'oli.
CMC dos processos de fabricació principals
Segons diferents mitjans d'eterificació, la producció industrial de CMC es pot dividir en dues categories: mètode a base d'aigua i mètode basat en dissolvent.El mètode que utilitza aigua com a mitjà de reacció s'anomena mètode de l'aigua, que s'utilitza per produir CMC mitjà alcalí i de baix grau.El mètode d'utilitzar dissolvent orgànic com a mitjà de reacció s'anomena mètode de dissolvent, que és adequat per a la producció de CMC de grau mitjà i alt.Aquestes dues reaccions es duen a terme en una amasadora, que pertany al procés de pastat i que actualment és el principal mètode per produir CMC.
Mètode mitjà d'aigua: un procés de producció industrial anterior, el mètode consisteix a reaccionar la cel·lulosa alcalina i l'agent d'eterificació en condicions d'àlcali lliure i aigua, que s'utilitza per preparar productes CMC de grau mitjà i baix, com ara detergents i agents d'encolat tèxtil Espereu .L'avantatge del mètode mitjà d'aigua és que els requisits de l'equip són relativament senzills i el cost és baix;el desavantatge és que, a causa de la manca d'una gran quantitat de medi líquid, la calor generada per la reacció augmenta la temperatura i accelera la velocitat de les reaccions laterals, donant lloc a una baixa eficiència d'eterificació i una mala qualitat del producte.
mètode de dissolvent;També conegut com a mètode de dissolvent orgànic, es divideix en mètode de pastat i mètode de purín segons la quantitat de diluent de reacció.La seva característica principal és que les reaccions d'alcalinització i eterificació es duen a terme sota la condició d'un dissolvent orgànic com a medi de reacció (diluent).Igual que el procés de reacció del mètode de l'aigua, el mètode del dissolvent també consta de dues etapes d'alcalització i eterificació, però el medi de reacció d'aquestes dues etapes és diferent.L'avantatge del mètode dissolvent és que omet els processos de remull, premsat, trituració i envelliment d'àlcali inherents al mètode de l'aigua, i l'alcalinització i l'eterificació es duen a terme a l'amassadora;el desavantatge és que la controlabilitat de la temperatura és relativament pobre i els requisits d'espai són relativament pobres., cost més elevat.
Hora de publicació: 05-gen-2023