Como principal aglutinante de materiais de electrodos negativos a base de auga, os produtos CMC son amplamente utilizados polos fabricantes de baterías nacionais e estranxeiros.A cantidade óptima de aglutinante pode obter unha capacidade de batería relativamente grande, unha vida útil prolongada e unha resistencia interna relativamente baixa.
O aglutinante é un dos materiais funcionais auxiliares importantes nas baterías de ión-litio.É a principal fonte das propiedades mecánicas de todo o electrodo e ten un impacto importante no proceso de produción do electrodo e no rendemento electroquímico da batería.O aglutinante en si non ten capacidade e ocupa unha proporción moi pequena na batería.
Ademais das propiedades adhesivas dos aglutinantes xerais, os materiais aglutinantes de electrodos da batería de ión-litio tamén deben ser capaces de soportar o inchazo e corrosión do electrólito, así como soportar a corrosión electroquímica durante a carga e descarga.Permanece estable no rango de tensión de traballo, polo que non hai moitos materiais polímeros que se poidan usar como aglutinantes de electrodos para baterías de ión-litio.
Existen tres tipos principais de aglutinantes de baterías de iones de litio que se usan amplamente na actualidade: fluoruro de polivinilideno (PVDF), emulsión de caucho estireno-butadieno (SBR) e carboximetil celulosa (CMC).Ademais, o ácido poliacrílico (PAA), os aglutinantes a base de auga con poliacrilonitrilo (PAN) e poliacrilato como compoñentes principais tamén ocupan un determinado mercado.
Catro características do CMC a nivel de batería
Debido á escasa solubilidade en auga da estrutura ácida da carboximetil celulosa, a CMC é un material moi utilizado na produción de baterías para poder aplicala mellor.
Como principal aglutinante de materiais de electrodos negativos a base de auga, os produtos CMC son amplamente utilizados polos fabricantes de baterías nacionais e estranxeiros.A cantidade óptima de aglutinante pode obter unha capacidade de batería relativamente grande, unha vida útil prolongada e unha resistencia interna relativamente baixa.
As catro características do CMC son:
En primeiro lugar, CMC pode facer que o produto sexa hidrófilo e soluble, completamente soluble en auga, sen fibras e impurezas libres.
En segundo lugar, o grao de substitución é uniforme e a viscosidade é estable, o que pode proporcionar viscosidade e adhesión estables.
En terceiro lugar, producir produtos de alta pureza con baixo contido de ións metálicos.
En cuarto lugar, o produto ten unha boa compatibilidade co látex SBR e outros materiais.
A carboximetil celulosa sódica CMC utilizada na batería mellorou cualitativamente o seu efecto de uso e, ao mesmo tempo, ofrécelle un bo rendemento de uso, co efecto de uso actual.
O papel do CMC nas baterías
CMC é un derivado carboximetilado da celulosa, que normalmente se prepara facendo reaccionar celulosa natural con álcali cáustico e ácido monocloroacético, e o seu peso molecular oscila entre miles e millóns.
CMC é un po de cor branca a amarela clara, substancia granular ou fibrosa, que ten unha forte higroscopicidade e é facilmente soluble en auga.Cando é neutra ou alcalina, a solución é un líquido de alta viscosidade.Se se quenta por encima dos 80 ℃ durante moito tempo, a viscosidade diminuirá e será insoluble en auga.Vólvese marrón cando se quenta a 190-205 °C, e carbonízase cando se quenta a 235-248 °C.
Dado que CMC ten as funcións de espesamento, unión, retención de auga, emulsificación e suspensión en solución acuosa, úsase amplamente nos campos da cerámica, alimentos, cosméticos, impresión e tingimento, fabricación de papel, téxtiles, revestimentos, adhesivos e medicina, cerámica final e baterías de litio O campo representa preto do 7%, comunmente coñecido como "glutamato monosódico industrial".
En concretoCMCen batería, as funcións do CMC son: dispersar o material activo do electrodo negativo e o axente condutor;efecto espesante e anti-sedimentación sobre a suspensión de electrodos negativos;axudando á vinculación;estabilizando o rendemento de procesamento do electrodo e axudando a mellorar o rendemento do ciclo da batería;mellorar a forza de pelado da peza polar, etc.
Desempeño e selección do CMC
Engadir CMC ao facer a suspensión de electrodos pode aumentar a viscosidade da suspensión e evitar que a suspensión se sedimente.CMC descompoñerá ións e anións de sodio en solución acuosa, e a viscosidade da cola CMC diminuirá co aumento da temperatura, que é fácil de absorber a humidade e ten mala elasticidade.
CMC pode desempeñar un papel moi bo na dispersión de grafito de electrodo negativo.A medida que aumenta a cantidade de CMC, os seus produtos de descomposición adheriranse á superficie das partículas de grafito e as partículas de grafito repeleranse entre si debido á forza electrostática, logrando un bo efecto de dispersión.
A desvantaxe obvia do CMC é que é relativamente fráxil.Se se usa todo o CMC como aglutinante, o electrodo negativo de grafito colapsarase durante o proceso de prensado e corte da peza polar, o que provocará unha grave perda de po.Ao mesmo tempo, a CMC vese moi afectada pola relación entre os materiais dos electrodos e o valor do pH, e a folla do electrodo pode rachar durante a carga e descarga, o que afecta directamente á seguridade da batería.
Inicialmente, o aglutinante que se usaba para a axitación dos electrodos negativos era PVDF e outros aglutinantes a base de aceite, pero tendo en conta a protección ambiental e outros factores, tornouse habitual o uso de aglutinantes a base de auga para os electrodos negativos.
O aglutinante perfecto non existe, intente escoller un aglutinante que cumpra os requisitos de procesamento físico e electroquímico.Co desenvolvemento da tecnoloxía de baterías de litio, así como os problemas de custo e protección ambiental, os aglutinantes a base de auga acabarán substituíndo aos aglutinantes a base de aceite.
CMC dous principais procesos de fabricación
Segundo diferentes medios de eterificación, a produción industrial de CMC pódese dividir en dúas categorías: método baseado en auga e método baseado en disolvente.O método que utiliza auga como medio de reacción chámase método de medio auga, que se usa para producir CMC medio alcalino e de baixa calidade.O método de usar disolvente orgánico como medio de reacción chámase método de disolvente, que é adecuado para a produción de CMC de grao medio e alto.Estas dúas reaccións realízanse nunha amasadora, que pertence ao proceso de amasado e que actualmente é o principal método para producir CMC.
Método medio de auga: un proceso de produción industrial anterior, o método consiste en reaccionar a celulosa alcalina e o axente de eterificación en condicións de álcali libre e auga, que se usa para preparar produtos CMC de grao medio e baixo, como deterxentes e axentes de encolado téxtil. Agarde. .A vantaxe do método de auga media é que os requisitos do equipo son relativamente sinxelos e o custo é baixo;a desvantaxe é que, debido á falta dunha gran cantidade de medio líquido, a calor xerada pola reacción aumenta a temperatura e acelera a velocidade das reaccións secundarias, o que resulta nunha baixa eficiencia de eterificación e unha mala calidade do produto.
Método disolvente;Tamén coñecido como método de disolvente orgánico, divídese en método de amasado e método de suspensión segundo a cantidade de diluente de reacción.A súa característica principal é que as reaccións de alcalinización e eterificación lévanse a cabo baixo a condición dun disolvente orgánico como medio de reacción (diluyente).Do mesmo xeito que o proceso de reacción do método da auga, o método do disolvente tamén consta de dúas etapas de alcalinización e eterificación, pero o medio de reacción destas dúas etapas é diferente.A vantaxe do método disolvente é que omite os procesos de remollo, prensado, trituración e envellecemento de álcali inherentes ao método da auga, e a alcalinización e eterificación realízanse na amasadora;a desvantaxe é que a controlabilidade da temperatura é relativamente pobre e os requisitos de espazo son relativamente pobres., custo maior.
Hora de publicación: Xaneiro-05-2023