CMC ប្រើក្នុងឧស្សាហកម្មថ្ម

តើសូដ្យូម carboxymethyl cellulose គឺជាអ្វី?

សូដ្យូម Carboxymethyl cellulose, (ហៅផងដែរថា: Carboxymethyl cellulose sodium salt, Carboxymethyl cellulose, CMC, Carboxymethyl, CelluloseSodium, SodiumsaltofCaboxyMethylCellulose) គឺជាប្រភេទជាតិសរសៃដែលប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយបំផុតរបស់ពិភពលោក កម្រិតអតិបរមា។

Cmc-na គឺជាដេរីវេនៃសែលុយឡូសដែលមានកម្រិតវត្ថុធាតុ polymerization ពី 100 ~ 2000 និងទម្ងន់ម៉ូលេគុល 242.16 ។ម្សៅពណ៌សឬម្សៅគ្រាប់។គ្មានក្លិន គ្មានរសជាតិ គ្មានរសជាតិ hygroscopic មិនរលាយក្នុងសារធាតុរំលាយសរីរាង្គ។ក្រដាសនេះជាចម្បងដើម្បីយល់ពីការអនុវត្តនៃសូដ្យូម carboxymethyl cellulose នៅក្នុងព័ត៌មានលម្អិតអំពីថ្មលីចូមអ៊ីយ៉ុង។

វឌ្ឍនភាពនៃការប្រើប្រាស់សូដ្យូម carboxymethyl cellulose CMCនៅក្នុងថ្មលីចូមអ៊ីយ៉ុង

នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ polyvinylidene fluoride [pVDF, (CH: A CF:)] ត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយជាអ្នកចងនៅក្នុងការផលិតអាគុយលីចូមអ៊ីយ៉ុង។.PVDF មិនត្រឹមតែមានតម្លៃថ្លៃប៉ុណ្ណោះទេ ថែមទាំងត្រូវការប្រើក្នុងដំណើរការនៃការប្រើប្រាស់សារធាតុផ្ទុះ ដែលងាយនឹងប៉ះពាល់ដល់បរិស្ថាននៃសារធាតុរំលាយសរីរាង្គ ដូចជា N methyl ដែល alkane ketone (NMp) និងតម្រូវការសំណើមខ្យល់សម្រាប់ដំណើរការផលិតយ៉ាងតឹងរ៉ឹង និងងាយស្រួលជាមួយការបង្កប់។ លោហធាតុលីចូម លីចូម ក្រាហ្វីត ប្រតិកម្មបន្ទាប់បន្សំ ជាពិសេសនៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ហានិភ័យដោយឯកឯងនៃការរត់ចេញពីកម្ដៅ។សូដ្យូម carboxymethyl cellulose (CMC) ដែលជាសារធាតុចងរលាយក្នុងទឹក ត្រូវបានគេប្រើជំនួស pVDF សម្រាប់សម្ភារអេឡិចត្រូត ដែលអាចជៀសវាងការប្រើប្រាស់ NMp កាត់បន្ថយការចំណាយ និងកាត់បន្ថយការបំពុលបរិស្ថាន។ទន្ទឹមនឹងនេះដំណើរការផលិតមិនតម្រូវឱ្យមានសំណើមបរិស្ថានទេប៉ុន្តែក៏អាចធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវសមត្ថភាពរបស់ថ្មពន្យារអាយុវដ្ត។នៅក្នុងអត្ថបទនេះ តួនាទីរបស់ CMC ក្នុងការអនុវត្តថ្មលីចូមអ៊ីយ៉ុងត្រូវបានពិនិត្យ ហើយយន្តការនៃ CMC ធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវដំណើរការថ្មត្រូវបានសង្ខេបពីទិដ្ឋភាពនៃស្ថេរភាពកម្ដៅ ចរន្តអគ្គិសនី និងលក្ខណៈអេឡិចត្រូគីមី។

1. រចនាសម្ព័ន្ធ និងការអនុវត្តរបស់ CMC

1) រចនាសម្ព័ន្ធ CMC

CMC ជាទូទៅត្រូវបានចាត់ថ្នាក់ដោយកម្រិតផ្សេងគ្នានៃការជំនួស (Ds) ហើយ morphology និងការអនុវត្តផលិតផលត្រូវបានរងផលប៉ះពាល់យ៉ាងខ្លាំងដោយ Ds ។LXie et al ។បានសិក្សា CMC ជាមួយ Ds នៃគូ H ផ្សេងគ្នានៃ Na ។លទ្ធផលនៃការវិភាគ SEM បានបង្ហាញថា CMC-Li-1 (Ds = 1.00) បង្ហាញរចនាសម្ព័ន្ធក្រឡាចត្រង្គ ហើយ CMC-Li-2 (Ds = 0.62) បង្ហាញពីរចនាសម្ព័ន្ធលីនេអ៊ែរ។ការស្រាវជ្រាវរបស់ M. E et al បានបង្ហាញថា CMC ។កៅស៊ូ Styrene butadiene (SBR) អាចរារាំងការប្រមូលផ្តុំនៃ Li: O និងស្ថេរភាពនៃរចនាសម្ព័ន្ធចំណុចប្រទាក់ដែលមានប្រយោជន៍ដល់ដំណើរការអេឡិចត្រូគីមី។

2) ការអនុវត្ត CMC

២.១)ស្ថេរភាពកំដៅ

Zj Han et al ។បានសិក្សាពីស្ថេរភាពកំដៅនៃ binders ផ្សេងគ្នា។សីតុណ្ហភាពសំខាន់នៃ pVDF គឺប្រហែល 4500C ។នៅពេលឡើងដល់ 500 ℃ ការរលួយឆាប់រហ័សកើតឡើង ហើយម៉ាស់ត្រូវបានកាត់បន្ថយប្រហែល 70% ។នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពឡើងដល់ 600 ℃ ម៉ាស់ត្រូវបានកាត់បន្ថយបន្ថែមទៀត 70% ។នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពឡើងដល់ 300oC ម៉ាស់ CMC-Li ត្រូវបានកាត់បន្ថយ 70%។នៅពេលដែលសីតុណ្ហភាពឡើងដល់ 400 ℃ ម៉ាស់ CMC-Li ត្រូវបានកាត់បន្ថយ 10% ។CMCLi គឺងាយរលាយជាង pVDF នៅចុងបញ្ចប់នៃអាយុកាលថ្ម។

២.២)ចរន្តអគ្គិសនី

S. Chou et al ។លទ្ធផលនៃការធ្វើតេស្តបានបង្ហាញថាភាពធន់នៃ CMCLI-1, CMC-Li-2 និង pVDF គឺ 0.3154 Mn·m និង 0.2634 Mn រៀងគ្នា។M និង 20.0365 Mn·m ដែលបង្ហាញថាភាពធន់នៃ pVDF ខ្ពស់ជាង CMCLi ចរន្តនៃ CMC-LI គឺល្អជាង pVDF ហើយចរន្តនៃ CMCLI.1 គឺទាបជាង CMCLI.2 ។

2.3)ប្រសិទ្ធភាពគីមី

FM Courtel et al ។បានសិក្សាខ្សែកោង voltammetry រង្វិលនៃអេឡិចត្រូតដែលមានមូលដ្ឋានលើ poly-sulfonate (AQ) នៅពេលដែលឧបករណ៍ភ្ជាប់ផ្សេងគ្នាត្រូវបានប្រើប្រាស់។សារធាតុចងផ្សេងៗគ្នាមានប្រតិកម្មអុកស៊ីតកម្ម និងការថយចុះខុសៗគ្នា ដូច្នេះសក្តានុពលកំពូលគឺខុសគ្នា។ក្នុងចំណោមពួកគេ សក្តានុពលអុកស៊ីតកម្មរបស់ CMCLi គឺ 2.15V ហើយសក្តានុពលកាត់បន្ថយគឺ 2.55V ។សក្តានុពលអុកស៊ីតកម្ម និងសក្តានុពលកាត់បន្ថយនៃ pVDF គឺ 2.605 V និង 1.950 V រៀងគ្នា។បើប្រៀបធៀបជាមួយនឹងខ្សែកោង voltammetry រង្វិលនៃពីរលើកមុន ភាពខុសគ្នានៃសក្តានុពលកំពូលនៃកំពូលការកាត់បន្ថយអុកស៊ីតកម្ម នៅពេលដែលឧបករណ៍ចង CMCLi ត្រូវបានគេប្រើគឺតូចជាងពេលដែល pVDF ត្រូវបានគេប្រើ ដែលបង្ហាញថាប្រតិកម្មត្រូវបានរារាំងតិចជាង ហើយឧបករណ៍ចង CMCLi គឺអំណោយផលជាង។ ការកើតឡើងនៃប្រតិកម្មកាត់បន្ថយអុកស៊ីតកម្ម។

2. ប្រសិទ្ធភាពនៃការអនុវត្ត និងយន្តការរបស់ CMC

1) ឥទ្ធិពលនៃកម្មវិធី

Pj Suo et al ។បានសិក្សាពីដំណើរការអេឡិចត្រូគីមីនៃសមា្ភារៈសមាសធាតុ Si/C នៅពេលដែល pVDF និង CMC ត្រូវបានគេប្រើជាអ្នកចង ហើយបានរកឃើញថាថ្មដែលប្រើ CMC មានថាមពលជាក់លាក់ដែលអាចបញ្ច្រាសបាននៃ 700mAh/g ជាលើកដំបូង ហើយនៅតែមាន 597mAh/g បន្ទាប់ពីវដ្ត 4O ដែល ប្រសើរជាងថ្មដោយប្រើ pVDF ។Jh Lee et al ។បានសិក្សាពីឥទ្ធិពលរបស់ Ds នៃ CMC លើស្ថេរភាពនៃការព្យួរក្រាហ្វិច ហើយជឿថាគុណភាពរាវនៃការព្យួរត្រូវបានកំណត់ដោយ Ds ។នៅ DS ទាប CMC មានលក្ខណៈសម្បត្តិ hydrophobic ខ្លាំង ហើយអាចបង្កើនប្រតិកម្មជាមួយនឹងផ្ទៃក្រាហ្វិច នៅពេលដែលទឹកត្រូវបានប្រើជាប្រព័ន្ធផ្សព្វផ្សាយ។CMC ក៏មានគុណសម្បត្តិក្នុងការរក្សាលំនឹងនៃលក្ខណៈរង្វិលនៃស៊ីលីកុន - សំណប៉ាហាំង anode សម្ភារ។អេឡិចត្រូត NiO ត្រូវបានរៀបចំដោយមានកំហាប់ផ្សេងៗគ្នា (0.1mouL, 0.3mol/L និង 0.5mol/L) CMC និង pVDF binder ហើយបានសាក និងបញ្ចេញនៅ 1.5-3.5V ជាមួយនឹងចរន្ត 0.1c ។ក្នុងអំឡុងពេលវដ្តទីមួយ សមត្ថភាពនៃកោសិកាចង pVDF គឺខ្ពស់ជាងកោសិកាចង CMC ។នៅពេលដែលចំនួននៃវដ្តឈានដល់ lO សមត្ថភាពបញ្ចេញនៃ pVDF binder មានការថយចុះយ៉ាងច្បាស់។បន្ទាប់ពីវដ្ត 4JD សមត្ថភាពបញ្ចេញជាក់លាក់នៃ 0.1movL, 0.3MOUL និង 0.5MovLPVDF binders បានថយចុះមកត្រឹម 250mAh/g, 157mAtv 'g និង 102mAh/g រៀងគ្នា៖ សមត្ថភាពបញ្ចេញថាមពលជាក់លាក់នៃថ្មដែលមានកម្លាំង 0.1L/L/g និង 0.5 moL/LCMC binder ត្រូវបានរក្សាទុកនៅ 698mAh/g, 555mAh/g និង 550mAh/g រៀងគ្នា។

ឧបករណ៍ចង CMC ត្រូវបានប្រើនៅលើ LiTI0 ។: និង SnO2 nanoparticles ក្នុងផលិតកម្មឧស្សាហកម្ម។ដោយប្រើ CMC ជាអ្នកចង LiFepO4 និង Li4TI50l2 ជាសមា្ភារៈសកម្មវិជ្ជមាន និងអវិជ្ជមានរៀងៗខ្លួន ហើយការប្រើ pYR14FS1 ជាអេឡិចត្រូលីតធន់នឹងអណ្តាតភ្លើង ថ្មត្រូវបានបង្វិល 150 ដងនៅចរន្ត 0.1c នៅសីតុណ្ហភាព 1.5v ~ 3.5V នៅសីតុណ្ហភាព និងជាក់លាក់វិជ្ជមាន capacitance ត្រូវបានរក្សានៅ 140mAh/g ។ក្នុងចំណោមអំបិលលោហៈផ្សេងៗនៅក្នុង CMC CMCLi ណែនាំអ៊ីយ៉ុងលោហៈផ្សេងទៀត ដែលអាចរារាំង "ប្រតិកម្មផ្លាស់ប្តូរ (vii)" នៅក្នុងអេឡិចត្រូលីតក្នុងអំឡុងពេលចរាចរ។

2) យន្តការនៃការកែលម្អការអនុវត្ត

ឧបករណ៍ចង CMC Li អាចធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវដំណើរការអេឡិចត្រូតនៃអេឡិចត្រូតមូលដ្ឋាន AQ នៅក្នុងថ្មលីចូម។M. E et al ។-4 បានធ្វើការសិក្សាបឋមលើយន្តការ និងបានស្នើគំរូនៃការចែកចាយ CMC-Li នៅក្នុងអេឡិចត្រូត AQ ។ដំណើរការល្អនៃ CMCLi កើតចេញពីឥទ្ធិពលនៃចំណងដ៏រឹងមាំនៃចំណងអ៊ីដ្រូសែនដែលផលិតដោយ OH ដែលរួមចំណែកដល់ការបង្កើតរចនាសម្ព័ន្ធសំណាញ់ប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។អ៊ីដ្រូហ្វីលីក CMC-Li នឹងមិនរលាយក្នុងអេឡិចត្រូលីតសរីរាង្គទេ ដូច្នេះវាមានស្ថេរភាពល្អនៅក្នុងថ្ម ហើយមានភាពស្អិតជាប់ខ្លាំងទៅនឹងរចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រូត ដែលធ្វើឲ្យថ្មមានស្ថេរភាពល្អ។ឧបករណ៍ចង Cmc-li មានចរន្ត Li ល្អ ពីព្រោះមានក្រុមមុខងារមួយចំនួនធំនៅលើខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុលនៃ CMC-Li ។កំឡុងពេលបញ្ចេញទឹក មានប្រភពពីរនៃសារធាតុដែលមានប្រសិទ្ធភាពដែលធ្វើសកម្មភាពជាមួយ Li: (1) Li នៅក្នុងអេឡិចត្រូលីត;(2) Li នៅលើខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុលនៃ CMC-Li នៅជិតមជ្ឈមណ្ឌលប្រសិទ្ធភាពនៃសារធាតុសកម្ម។

ប្រតិកម្មនៃក្រុម hydroxyl និងក្រុម hydroxyl នៅក្នុង carboxymethyl CMC-Li binder នឹងបង្កើតជាចំណង covalent;នៅក្រោមសកម្មភាពនៃកម្លាំងវាលអគ្គិសនី, U អាចផ្ទេរនៅលើខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុលឬខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុលនៅជិត, នោះគឺ, រចនាសម្ព័ន្ធខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុលនឹងមិនត្រូវបានខូច;នៅទីបំផុត Lj នឹងភ្ជាប់ទៅភាគល្អិត AQ ។នេះបង្ហាញថាកម្មវិធី CMCLi មិនត្រឹមតែធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវប្រសិទ្ធភាពនៃការផ្ទេរ Li ប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងធ្វើអោយអត្រាប្រើប្រាស់ AQ ប្រសើរឡើងផងដែរ។មាតិកាខ្ពស់នៃ ch: COOLi និង 10Li នៅក្នុងខ្សែសង្វាក់ម៉ូលេគុល ការផ្ទេរ Li កាន់តែងាយស្រួល។M. Arrmand et al ។ជឿថាសមាសធាតុសរីរាង្គនៃ -COOH ឬ OH អាចប្រតិកម្មជាមួយ 1 Li រៀងៗខ្លួន ហើយផលិត 1 C00Li ឬ 1 0Li នៅសក្តានុពលទាប។ដើម្បីស្វែងយល់បន្ថែមអំពីយន្តការនៃសារធាតុចង CMCLi នៅក្នុងអេឡិចត្រូត CMC-Li-1 ត្រូវបានគេប្រើជាសម្ភារៈសកម្ម ហើយការសន្និដ្ឋានស្រដៀងគ្នាត្រូវបានទទួល។លីមានប្រតិកម្មជាមួយ CH មួយ COOH និង 0H មួយពី CMC Li ហើយបង្កើត cH: COOLi និងមួយ 0” រៀងគ្នា ដូចបង្ហាញក្នុងសមីការ (1) និង (2)

នៅពេលដែលចំនួន ch, COOLi និង OLi កើនឡើង DS នៃ CMC-Li កើនឡើង។នេះបង្ហាញថាស្រទាប់សរីរាង្គដែលផ្សំឡើងជាចម្បងនៃសារធាតុចងផ្ទៃភាគល្អិត AQ កាន់តែមានស្ថេរភាព និងងាយស្រួលក្នុងការផ្ទេរ Li ។CMCLi គឺជាវត្ថុធាតុ polymer conductive ដែលផ្តល់ផ្លូវដឹកជញ្ជូនសម្រាប់ Li ដើម្បីទៅដល់ផ្ទៃនៃភាគល្អិត AQ ។ឧបករណ៍ចង CMCLi មានចរន្តអេឡិចត្រូនិច និងអ៊ីយ៉ុងល្អ ដែលនាំឱ្យដំណើរការអេឡិចត្រូតល្អ និងអាយុកាលវែងនៃអេឡិចត្រូត CMCLi ។JS Bridel et al ។បានរៀបចំ anode នៃថ្ម lithium ion ដោយប្រើ silicon/carbon/polymer composite materials ជាមួយនឹង binders ផ្សេងៗគ្នា ដើម្បីសិក្សាពីឥទ្ធិពលនៃអន្តរកម្មរវាង silicon និង polymer លើដំណើរការទាំងមូលនៃថ្ម ហើយបានរកឃើញថា CMC មានដំណើរការល្អបំផុតនៅពេលប្រើជា binder ។មានចំណងអ៊ីដ្រូសែនដ៏រឹងមាំរវាងស៊ីលីកុន និង CMC ដែលមានសមត្ថភាពព្យាបាលដោយខ្លួនឯង និងអាចកែតម្រូវភាពតានតឹងដែលកើនឡើងនៃសម្ភារៈក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការជិះកង់ ដើម្បីរក្សាស្ថេរភាពនៃរចនាសម្ព័ន្ធសម្ភារៈ។ជាមួយនឹង CMC ជាអ្នកចង សមត្ថភាពរបស់ silicon anode អាចត្រូវបានរក្សាទុកលើសពី 1000mAh/g យ៉ាងហោចណាស់ 100 វដ្ត ហើយប្រសិទ្ធភាព coulomb គឺជិតដល់ 99.9%។

3, ការសន្និដ្ឋាន

ក្នុងនាមជាឧបករណ៍ចង សម្ភារៈ CMC អាចត្រូវបានប្រើនៅក្នុងប្រភេទផ្សេងៗនៃវត្ថុធាតុអេឡិចត្រូត ដូចជាក្រាហ្វិចធម្មជាតិ មីក្រូស្យូមកាបូនដំណាក់កាលមេសូ (MCMB) លីចូម ទីតានិត សំណប៉ាហាំងដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន និងសម្ភារៈ anode ដែកលីចូម ផូស្វាត ដែលអាចធ្វើអោយថ្មមានភាពប្រសើរឡើង។ សមត្ថភាព ស្ថេរភាពនៃវដ្ត និងជីវិតវដ្តធៀបនឹង pYDF ។វាមានអត្ថប្រយោជន៍ចំពោះស្ថេរភាពកម្ដៅ ចរន្តអគ្គិសនី និងលក្ខណៈសម្បត្តិអេឡិចត្រូគីមីនៃសម្ភារៈ CMC ។មានយន្តការសំខាន់ពីរសម្រាប់ CMC ដើម្បីកែលម្អដំណើរការនៃថ្មលីចូមអ៊ីយ៉ុង៖

(1) ដំណើរការភ្ជាប់ស្ថេរភាពនៃ CMC បង្កើតតម្រូវការជាមុនចាំបាច់សម្រាប់ការទទួលបានដំណើរការថ្មមានស្ថេរភាព។

(2) CMC មានចរន្តអេឡិចត្រុង និងអ៊ីយ៉ុងល្អ ហើយអាចជំរុញការផ្ទេរ Li