Als het belangrijkste bindmiddel van negatieve elektrodematerialen op waterbasis worden CMC-producten veel gebruikt door binnenlandse en buitenlandse batterijfabrikanten.De optimale hoeveelheid bindmiddel kan een relatief grote batterijcapaciteit, een lange levensduur en een relatief lage interne weerstand verkrijgen.
Bindmiddel is een van de belangrijke functionele hulpmaterialen in lithium-ionbatterijen.Het is de belangrijkste bron van de mechanische eigenschappen van de gehele elektrode en heeft een belangrijke impact op het productieproces van de elektrode en de elektrochemische prestaties van de batterij.De binder zelf heeft geen capaciteit en neemt een zeer klein deel van de batterij in beslag.
Naast de hechtende eigenschappen van algemene bindmiddelen moeten elektrodebindmiddelen voor lithium-ionbatterijen ook bestand zijn tegen de zwelling en corrosie van de elektrolyt, en tegen de elektrochemische corrosie tijdens het laden en ontladen.Het blijft stabiel in het werkspanningsbereik, dus er zijn niet veel polymeermaterialen die kunnen worden gebruikt als elektrodebinders voor lithium-ionbatterijen.
Er zijn drie hoofdtypen lithium-ionbatterijbindmiddelen die momenteel veel worden gebruikt: polyvinylideenfluoride (PVDF), styreen-butadieenrubber (SBR)-emulsie en carboxymethylcellulose (CMC).Daarnaast bezetten polyacrylzuur (PAA), bindmiddelen op waterbasis met polyacrylonitril (PAN) en polyacrylaat als hoofdbestanddelen ook een bepaalde markt.
Vier kenmerken van CMC op batterijniveau
Vanwege de slechte wateroplosbaarheid van de zuurstructuur van carboxymethylcellulose, om deze beter te kunnen toepassen, is CMC een zeer veel gebruikt materiaal bij de productie van batterijen.
Als het belangrijkste bindmiddel van negatieve elektrodematerialen op waterbasis worden CMC-producten veel gebruikt door binnenlandse en buitenlandse batterijfabrikanten.De optimale hoeveelheid bindmiddel kan een relatief grote batterijcapaciteit, een lange levensduur en een relatief lage interne weerstand verkrijgen.
De vier kenmerken van CMC zijn:
Ten eerste kan CMC het product hydrofiel en oplosbaar maken, volledig oplosbaar in water, zonder vrije vezels en onzuiverheden.
Ten tweede is de substitutiegraad uniform en is de viscositeit stabiel, wat een stabiele viscositeit en hechting kan opleveren.
Ten derde: produceer producten met een hoge zuiverheidsgraad en een laag gehalte aan metaalionen.
Ten vierde heeft het product een goede compatibiliteit met SBR-latex en andere materialen.
De CMC-natriumcarboxymethylcellulose die in de batterij wordt gebruikt, heeft het gebruikseffect kwalitatief verbeterd en biedt tegelijkertijd goede gebruiksprestaties, met het huidige gebruikseffect.
De rol van CMC in batterijen
CMC is een gecarboxymethyleerd derivaat van cellulose, dat gewoonlijk wordt bereid door natuurlijke cellulose te laten reageren met bijtende alkali en monochloorazijnzuur, en het molecuulgewicht ervan varieert van duizenden tot miljoenen.
CMC is een wit tot lichtgeel poeder, korrelige of vezelachtige substantie, die een sterke hygroscopiciteit heeft en gemakkelijk oplosbaar is in water.Als het neutraal of alkalisch is, is de oplossing een vloeistof met een hoge viscositeit.Als het gedurende lange tijd boven de 80℃ wordt verwarmd, zal de viscositeit afnemen en zal het onoplosbaar zijn in water.Het wordt bruin bij verhitting tot 190-205°C en carboniseert bij verhitting tot 235-248°C.
Omdat CMC de functies heeft van verdikken, binden, waterretentie, emulgeren en suspenderen in waterige oplossing, wordt het veel gebruikt op het gebied van keramiek, voeding, cosmetica, bedrukken en verven, papierfabricage, textiel, coatings, kleefstoffen en medicijnen, hoogwaardige eindkeramiek en lithiumbatterijen Het veld is goed voor ongeveer 7%, algemeen bekend als “industrieel mononatriumglutamaat”.
SpecifiekCMCop batterijDe functies van CMC zijn: het verspreiden van het actieve materiaal en het geleidende middel van de negatieve elektrode;verdikkings- en anti-sedimentatie-effect op de negatieve elektrodeslurry;helpen bij het binden;het stabiliseren van de verwerkingsprestaties van de elektrode en het helpen verbeteren van de prestaties van de batterijcyclus;verbeter de afpelsterkte van het poolstuk, enz.
CMC-prestaties en selectie
Het toevoegen van CMC bij het maken van de elektrodeslurry kan de viscositeit van de slurry verhogen en voorkomen dat de slurry bezinkt.CMC zal natriumionen en anionen in een waterige oplossing ontbinden, en de viscositeit van CMC-lijm zal afnemen met de stijging van de temperatuur, die gemakkelijk vocht absorbeert en een slechte elasticiteit heeft.
CMC kan een zeer goede rol spelen bij de verspreiding van grafiet met negatieve elektroden.Naarmate de hoeveelheid CMC toeneemt, zullen de ontledingsproducten ervan zich hechten aan het oppervlak van grafietdeeltjes en zullen de grafietdeeltjes elkaar afstoten als gevolg van elektrostatische kracht, waardoor een goed dispersie-effect wordt bereikt.
Het voor de hand liggende nadeel van CMC is dat het relatief bros is.Als alle CMC als bindmiddel wordt gebruikt, zal de negatieve grafietelektrode bezwijken tijdens het pers- en snijproces van het poolstuk, wat ernstig poederverlies zal veroorzaken.Tegelijkertijd wordt CMC sterk beïnvloed door de verhouding tussen elektrodematerialen en pH-waarde, en het elektrodeblad kan barsten tijdens het opladen en ontladen, wat rechtstreeks van invloed is op de veiligheid van de batterij.
Aanvankelijk was het bindmiddel dat werd gebruikt voor het roeren van negatieve elektroden PVDF en andere op olie gebaseerde bindmiddelen, maar gezien de bescherming van het milieu en andere factoren is het mainstream geworden om op water gebaseerde bindmiddelen te gebruiken voor negatieve elektroden.
Het perfecte bindmiddel bestaat niet, probeer een bindmiddel te kiezen dat voldoet aan de fysieke verwerkings- en elektrochemische eisen.Met de ontwikkeling van de lithiumbatterijtechnologie en de kosten- en milieubeschermingskwesties zullen op water gebaseerde bindmiddelen uiteindelijk de op olie gebaseerde bindmiddelen vervangen.
CMC twee belangrijke productieprocessen
Volgens verschillende veretheringsmedia kan de industriële productie van CMC worden onderverdeeld in twee categorieën: op water gebaseerde methode en op oplosmiddel gebaseerde methode.De methode waarbij water als reactiemedium wordt gebruikt, wordt de watermediummethode genoemd, die wordt gebruikt om alkalisch medium en laagwaardige CMC te produceren.De methode waarbij organisch oplosmiddel als reactiemedium wordt gebruikt, wordt de oplosmiddelmethode genoemd, die geschikt is voor de productie van middelgrote en hoogwaardige CMC.Deze twee reacties worden uitgevoerd in een kneder, die tot het kneedproces behoort en momenteel de belangrijkste methode is voor de productie van CMC.
Watermediummethode: een eerder industrieel productieproces, de methode is om alkalicellulose en veretheringsmiddel te laten reageren onder de omstandigheden van vrije alkali en water, dat wordt gebruikt om CMC-producten van gemiddelde en lage kwaliteit te bereiden, zoals wasmiddelen en textiellijmmiddelen. Wachten .Het voordeel van de watermediummethode is dat de apparatuurvereisten relatief eenvoudig zijn en de kosten laag;het nadeel is dat door het ontbreken van een grote hoeveelheid vloeibaar medium de door de reactie gegenereerde warmte de temperatuur verhoogt en de snelheid van nevenreacties versnelt, wat resulteert in een lage veretheringsefficiëntie en een slechte productkwaliteit.
Oplosmiddelmethode;ook bekend als organische oplosmiddelmethode, het is verdeeld in kneedmethode en slurrymethode volgens de hoeveelheid reactieverdunningsmiddel.Het belangrijkste kenmerk is dat de alkalisatie- en veretheringsreacties worden uitgevoerd onder de omstandigheden van een organisch oplosmiddel als reactiemedium (verdunningsmiddel).Net als het reactieproces van de watermethode bestaat de oplosmiddelmethode ook uit twee fasen van alkalisatie en verethering, maar het reactiemedium van deze twee fasen is verschillend.Het voordeel van de oplosmiddelmethode is dat de processen van weken, persen, pletten en verouderen met alkali die inherent zijn aan de watermethode worden weggelaten, en dat de alkalisatie en verethering allemaal in de kneder worden uitgevoerd;het nadeel is dat de temperatuurregelbaarheid relatief slecht is en dat de ruimtebehoefte relatief slecht is., hogere kosten.
Posttijd: 05-jan-2023