बैटरियों में सीएमसी बाइंडर का अनुप्रयोग

जल-आधारित नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रियों के मुख्य बाइंडर के रूप में, सीएमसी उत्पाद घरेलू और विदेशी बैटरी निर्माताओं द्वारा व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।बाइंडर की इष्टतम मात्रा अपेक्षाकृत बड़ी बैटरी क्षमता, लंबे चक्र जीवन और अपेक्षाकृत कम आंतरिक प्रतिरोध प्राप्त कर सकती है।

बाइंडर लिथियम-आयन बैटरी में महत्वपूर्ण सहायक कार्यात्मक सामग्रियों में से एक है।यह संपूर्ण इलेक्ट्रोड के यांत्रिक गुणों का मुख्य स्रोत है और इलेक्ट्रोड की उत्पादन प्रक्रिया और बैटरी के विद्युत रासायनिक प्रदर्शन पर महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है।बाइंडर की स्वयं कोई क्षमता नहीं है और यह बैटरी में बहुत कम हिस्सा रखता है।

सामान्य बाइंडरों के चिपकने वाले गुणों के अलावा, लिथियम-आयन बैटरी इलेक्ट्रोड बाइंडर सामग्री को इलेक्ट्रोलाइट की सूजन और क्षरण का सामना करने के साथ-साथ चार्ज और डिस्चार्ज के दौरान इलेक्ट्रोकेमिकल क्षरण का सामना करने में भी सक्षम होना चाहिए।यह कार्यशील वोल्टेज रेंज में स्थिर रहता है, इसलिए ऐसी कई पॉलिमर सामग्रियां नहीं हैं जिनका उपयोग लिथियम-आयन बैटरी के लिए इलेक्ट्रोड बाइंडर्स के रूप में किया जा सके।

लिथियम-आयन बैटरी बाइंडर्स के तीन मुख्य प्रकार हैं जो वर्तमान में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं: पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड (पीवीडीएफ), स्टाइरीन-ब्यूटाडीन रबर (एसबीआर) इमल्शन और कार्बोक्सिमिथाइल सेलुलोज (सीएमसी)।इसके अलावा, मुख्य घटकों के रूप में पॉलीएक्रेलिक एसिड (पीएए), पॉलीएक्रिलोनिट्राइल (पैन) और पॉलीएक्रिलेट के साथ जल-आधारित बाइंडर्स भी एक निश्चित बाजार पर कब्जा कर लेते हैं।

बैटरी-स्तरीय सीएमसी की चार विशेषताएं

कार्बोक्सिमिथाइल सेलूलोज़ की एसिड संरचना की खराब पानी में घुलनशीलता के कारण, इसे बेहतर ढंग से लागू करने के लिए, सीएमसी बैटरी उत्पादन में बहुत व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सामग्री है।

जल-आधारित नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्रियों के मुख्य बाइंडर के रूप में, सीएमसी उत्पाद घरेलू और विदेशी बैटरी निर्माताओं द्वारा व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।बाइंडर की इष्टतम मात्रा अपेक्षाकृत बड़ी बैटरी क्षमता, लंबे चक्र जीवन और अपेक्षाकृत कम आंतरिक प्रतिरोध प्राप्त कर सकती है।

सीएमसी की चार विशेषताएं हैं:

सबसे पहले, सीएमसी उत्पाद को हाइड्रोफिलिक और घुलनशील, पानी में पूरी तरह से घुलनशील, बिना मुक्त फाइबर और अशुद्धियों के बना सकता है।

दूसरा, प्रतिस्थापन की डिग्री एक समान है और चिपचिपाहट स्थिर है, जो स्थिर चिपचिपाहट और आसंजन प्रदान कर सकती है।

तीसरा, कम धातु आयन सामग्री वाले उच्च शुद्धता वाले उत्पादों का उत्पादन करें।

चौथा, उत्पाद की एसबीआर लेटेक्स और अन्य सामग्रियों के साथ अच्छी अनुकूलता है।

बैटरी में प्रयुक्त सीएमसी सोडियम कार्बोक्सिमिथाइल सेलूलोज़ ने इसके उपयोग प्रभाव में गुणात्मक रूप से सुधार किया है, और साथ ही इसे वर्तमान उपयोग प्रभाव के साथ अच्छा उपयोग प्रदर्शन प्रदान करता है।

बैटरियों में सीएमसी की भूमिका

सीएमसी सेलूलोज़ का एक कार्बोक्सिमिथाइलेटेड व्युत्पन्न है, जो आमतौर पर प्राकृतिक सेलूलोज़ को कास्टिक क्षार और मोनोक्लोरोएसेटिक एसिड के साथ प्रतिक्रिया करके तैयार किया जाता है, और इसका आणविक भार हजारों से लाखों तक होता है।

सीएमसी एक सफेद से हल्के पीले रंग का पाउडर, दानेदार या रेशेदार पदार्थ है, जिसमें मजबूत हीड्रोस्कोपिसिटी होती है और यह पानी में आसानी से घुलनशील होता है।जब यह तटस्थ या क्षारीय होता है, तो घोल एक उच्च-चिपचिपापन वाला तरल होता है।अगर इसे लंबे समय तक 80℃ से ऊपर गर्म किया जाए तो चिपचिपाहट कम हो जाएगी और यह पानी में अघुलनशील हो जाएगा।190-205°C तक गर्म करने पर यह भूरा हो जाता है और 235-248°C तक गर्म करने पर कार्बनीकृत हो जाता है।

क्योंकि सीएमसी में जलीय घोल में गाढ़ा करने, जोड़ने, पानी बनाए रखने, पायसीकरण और निलंबन के कार्य होते हैं, इसका व्यापक रूप से सिरेमिक, भोजन, सौंदर्य प्रसाधन, छपाई और रंगाई, कागज बनाने, कपड़ा, कोटिंग्स, चिपकने वाले और चिकित्सा, उच्च-के क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है। अंतिम सिरेमिक और लिथियम बैटरी क्षेत्र में लगभग 7% हिस्सा है, जिसे आमतौर पर "औद्योगिक मोनोसोडियम ग्लूटामेट" के रूप में जाना जाता है।

विशेष रूप सेसीएमसीबैटरी में, सीएमसी के कार्य हैं: नकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री और प्रवाहकीय एजेंट को फैलाना;नकारात्मक इलेक्ट्रोड घोल पर गाढ़ापन और अवसादरोधी प्रभाव;सहायक बंधन;इलेक्ट्रोड के प्रसंस्करण प्रदर्शन को स्थिर करना और बैटरी चक्र प्रदर्शन को बेहतर बनाने में मदद करना;पोल के टुकड़े आदि की छीलने की शक्ति में सुधार करना।

सीएमसी प्रदर्शन और चयन

इलेक्ट्रोड घोल बनाते समय सीएमसी जोड़ने से घोल की चिपचिपाहट बढ़ सकती है और घोल को जमने से रोका जा सकता है।सीएमसी जलीय घोल में सोडियम आयनों और आयनों को विघटित कर देगा, और तापमान बढ़ने के साथ सीएमसी गोंद की चिपचिपाहट कम हो जाएगी, जो नमी को अवशोषित करना आसान है और इसमें खराब लोच है।

सीएमसी नकारात्मक इलेक्ट्रोड ग्रेफाइट के फैलाव में बहुत अच्छी भूमिका निभा सकता है।जैसे-जैसे सीएमसी की मात्रा बढ़ती है, इसके अपघटन उत्पाद ग्रेफाइट कणों की सतह का पालन करेंगे, और ग्रेफाइट कण इलेक्ट्रोस्टैटिक बल के कारण एक दूसरे को पीछे हटा देंगे, जिससे एक अच्छा फैलाव प्रभाव प्राप्त होगा।

सीएमसी का स्पष्ट नुकसान यह है कि यह अपेक्षाकृत भंगुर है।यदि सभी सीएमसी को बाइंडर के रूप में उपयोग किया जाता है, तो पोल के टुकड़े को दबाने और काटने की प्रक्रिया के दौरान ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड ढह जाएगा, जिससे गंभीर पाउडर हानि होगी।इसी समय, सीएमसी इलेक्ट्रोड सामग्री और पीएच मान के अनुपात से बहुत प्रभावित होता है, और चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान इलेक्ट्रोड शीट टूट सकती है, जो सीधे बैटरी की सुरक्षा को प्रभावित करती है।

प्रारंभ में, नकारात्मक इलेक्ट्रोड सरगर्मी के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला बाइंडर पीवीडीएफ और अन्य तेल-आधारित बाइंडर था, लेकिन पर्यावरण संरक्षण और अन्य कारकों को ध्यान में रखते हुए, नकारात्मक इलेक्ट्रोड के लिए पानी-आधारित बाइंडर का उपयोग करना मुख्यधारा बन गया है।

सही बाइंडर मौजूद नहीं है, ऐसे बाइंडर को चुनने का प्रयास करें जो भौतिक प्रसंस्करण और इलेक्ट्रोकेमिकल आवश्यकताओं को पूरा करता हो।लिथियम बैटरी प्रौद्योगिकी के विकास के साथ-साथ लागत और पर्यावरण संरक्षण के मुद्दों के साथ, जल-आधारित बाइंडर्स अंततः तेल-आधारित बाइंडर्स की जगह ले लेंगे।

सीएमसी दो प्रमुख विनिर्माण प्रक्रियाएं

विभिन्न ईथरिफिकेशन मीडिया के अनुसार, सीएमसी के औद्योगिक उत्पादन को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: जल-आधारित विधि और विलायक-आधारित विधि।प्रतिक्रिया माध्यम के रूप में पानी का उपयोग करने वाली विधि को जल माध्यम विधि कहा जाता है, जिसका उपयोग क्षारीय माध्यम और निम्न-श्रेणी सीएमसी का उत्पादन करने के लिए किया जाता है।प्रतिक्रिया माध्यम के रूप में कार्बनिक विलायक का उपयोग करने की विधि को विलायक विधि कहा जाता है, जो मध्यम और उच्च ग्रेड सीएमसी के उत्पादन के लिए उपयुक्त है।ये दो प्रतिक्रियाएं एक नीडर में की जाती हैं, जो गूंधने की प्रक्रिया से संबंधित है और वर्तमान में सीएमसी के उत्पादन के लिए मुख्य विधि है।

जल माध्यम विधि: एक प्रारंभिक औद्योगिक उत्पादन प्रक्रिया, विधि मुक्त क्षार और पानी की स्थितियों के तहत क्षार सेलूलोज़ और ईथरीकरण एजेंट पर प्रतिक्रिया करना है, जिसका उपयोग मध्यम और निम्न-श्रेणी के सीएमसी उत्पादों, जैसे डिटर्जेंट और कपड़ा आकार देने वाले एजेंटों को तैयार करने के लिए किया जाता है। प्रतीक्षा करें .जल माध्यम विधि का लाभ यह है कि उपकरण की आवश्यकताएं अपेक्षाकृत सरल हैं और लागत कम है;नुकसान यह है कि बड़ी मात्रा में तरल माध्यम की कमी के कारण, प्रतिक्रिया से उत्पन्न गर्मी तापमान बढ़ाती है और साइड प्रतिक्रियाओं की गति को तेज करती है, जिसके परिणामस्वरूप ईथरीकरण दक्षता कम होती है और उत्पाद की गुणवत्ता खराब होती है।

विलायक विधि;इसे कार्बनिक विलायक विधि के रूप में भी जाना जाता है, इसे प्रतिक्रिया मंदक की मात्रा के अनुसार सानना विधि और घोल विधि में विभाजित किया गया है।इसकी मुख्य विशेषता यह है कि क्षारीकरण और ईथरीकरण प्रतिक्रियाएं एक कार्बनिक विलायक की स्थिति के तहत प्रतिक्रिया माध्यम (मंदक) के रूप में की जाती हैं।जल विधि की प्रतिक्रिया प्रक्रिया की तरह, विलायक विधि में भी क्षारीकरण और ईथरीकरण के दो चरण होते हैं, लेकिन इन दोनों चरणों का प्रतिक्रिया माध्यम अलग-अलग होता है।विलायक विधि का लाभ यह है कि यह जल विधि में निहित क्षार को भिगोने, दबाने, कुचलने और उम्र बढ़ने की प्रक्रियाओं को छोड़ देता है, और क्षारीकरण और ईथरीकरण सभी को गूंधने वाले में किया जाता है;नुकसान यह है कि तापमान नियंत्रण क्षमता अपेक्षाकृत खराब है, और स्थान की आवश्यकताएं अपेक्षाकृत खराब हैं।,उच्च लागत।