Como principal aglutinante de materiais de eletrodos negativos à base de água, os produtos CMC são amplamente utilizados por fabricantes de baterias nacionais e estrangeiros.A quantidade ideal de aglutinante pode obter uma capacidade de bateria relativamente grande, um ciclo de vida longo e uma resistência interna relativamente baixa.
O aglutinante é um dos importantes materiais funcionais auxiliares em baterias de íon-lítio.É a principal fonte das propriedades mecânicas de todo o eletrodo e tem um impacto importante no processo de produção do eletrodo e no desempenho eletroquímico da bateria.O fichário em si não tem capacidade e ocupa uma proporção muito pequena na bateria.
Além das propriedades adesivas dos aglutinantes gerais, os materiais aglutinantes dos eletrodos da bateria de íons de lítio também precisam ser capazes de resistir ao inchaço e à corrosão do eletrólito, bem como à corrosão eletroquímica durante a carga e a descarga.Ele permanece estável na faixa de tensão de trabalho, portanto não existem muitos materiais poliméricos que possam ser usados como aglutinantes de eletrodos para baterias de íons de lítio.
Existem três tipos principais de aglutinantes para baterias de íons de lítio que são amplamente utilizados atualmente: fluoreto de polivinilideno (PVDF), emulsão de borracha de estireno-butadieno (SBR) e carboximetilcelulose (CMC).Além disso, ácido poliacrílico (PAA), ligantes à base de água com poliacrilonitrila (PAN) e poliacrilato como principais componentes também ocupam determinado mercado.
Quatro características do CMC em nível de bateria
Devido à fraca solubilidade em água da estrutura ácida da carboximetilcelulose, para melhor aplicá-la, o CMC é um material muito utilizado na produção de baterias.
Como principal aglutinante de materiais de eletrodos negativos à base de água, os produtos CMC são amplamente utilizados por fabricantes de baterias nacionais e estrangeiros.A quantidade ideal de aglutinante pode obter uma capacidade de bateria relativamente grande, um ciclo de vida longo e uma resistência interna relativamente baixa.
As quatro características do CMC são:
Primeiro, o CMC pode tornar o produto hidrofílico e solúvel, completamente solúvel em água, sem fibras livres e impurezas.
Em segundo lugar, o grau de substituição é uniforme e a viscosidade é estável, o que pode proporcionar viscosidade e adesão estáveis.
Terceiro, produza produtos de alta pureza com baixo teor de íons metálicos.
Quarto, o produto tem boa compatibilidade com látex SBR e outros materiais.
A carboximetilcelulose sódica CMC utilizada na bateria melhorou qualitativamente seu efeito de uso e, ao mesmo tempo, proporciona bom desempenho de uso, com o efeito de uso atual.
O papel do CMC nas baterias
O CMC é um derivado carboximetilado da celulose, que geralmente é preparado pela reação da celulose natural com álcali cáustico e ácido monocloroacético, e seu peso molecular varia de milhares a milhões.
O CMC é um pó branco a amarelo claro, substância granular ou fibrosa, que possui forte higroscopicidade e é facilmente solúvel em água.Quando é neutra ou alcalina, a solução é um líquido de alta viscosidade.Se for aquecido acima de 80°C por muito tempo, a viscosidade diminuirá e será insolúvel em água.Torna-se marrom quando aquecido a 190-205°C e carboniza quando aquecido a 235-248°C.
Como o CMC tem as funções de espessamento, ligação, retenção de água, emulsificação e suspensão em solução aquosa, é amplamente utilizado nas áreas de cerâmica, alimentos, cosméticos, impressão e tingimento, fabricação de papel, têxteis, revestimentos, adesivos e medicamentos, alta- cerâmica final e baterias de lítio O campo é responsável por cerca de 7%, comumente conhecido como “glutamato monossódico industrial”.
EspecificamenteCMCna bateria, as funções do CMC são: dispersar o material ativo do eletrodo negativo e o agente condutor;efeito espessante e anti-sedimentação na pasta do eletrodo negativo;auxiliando na ligação;estabilizando o desempenho de processamento do eletrodo e ajudando a melhorar o desempenho do ciclo da bateria;melhorar a resistência ao descascamento da peça polar, etc.
Desempenho e seleção do CMC
Adicionar CMC ao fazer a pasta do eletrodo pode aumentar a viscosidade da pasta e evitar que a pasta se assente.O CMC decomporá íons e ânions de sódio em solução aquosa, e a viscosidade da cola CMC diminuirá com o aumento da temperatura, que é fácil de absorver umidade e tem pouca elasticidade.
O CMC pode desempenhar um papel muito bom na dispersão do eletrodo negativo de grafite.À medida que a quantidade de CMC aumenta, seus produtos de decomposição aderem à superfície das partículas de grafite, e as partículas de grafite se repelem devido à força eletrostática, alcançando um bom efeito de dispersão.
A desvantagem óbvia do CMC é que ele é relativamente frágil.Se todo o CMC for usado como aglutinante, o eletrodo negativo de grafite entrará em colapso durante o processo de prensagem e corte da peça polar, o que causará séria perda de pó.Ao mesmo tempo, o CMC é muito afetado pela proporção dos materiais do eletrodo e do valor do pH, e a folha do eletrodo pode rachar durante o carregamento e descarregamento, o que afeta diretamente a segurança da bateria.
Inicialmente, o aglutinante usado para agitação de eletrodos negativos era o PVDF e outros aglutinantes à base de óleo, mas considerando a proteção ambiental e outros fatores, tornou-se comum o uso de aglutinantes à base de água para eletrodos negativos.
O aglutinante perfeito não existe, tente escolher um aglutinante que atenda aos requisitos de processamento físico e eletroquímico.Com o desenvolvimento da tecnologia de baterias de lítio, bem como questões de custo e proteção ambiental, os ligantes à base de água acabarão por substituir os ligantes à base de óleo.
CMC dois principais processos de fabricação
De acordo com os diferentes meios de eterificação, a produção industrial de CMC pode ser dividida em duas categorias: método à base de água e método à base de solvente.O método que utiliza água como meio de reação é chamado de método do meio aquático, que é usado para produzir CMC de médio e baixo grau alcalino.O método de utilização de solvente orgânico como meio de reação é denominado método do solvente, que é adequado para a produção de CMC de médio e alto grau.Estas duas reações são realizadas em um amassador, que pertence ao processo de amassamento e é atualmente o principal método de produção de CMC.
Método de meio de água: um processo de produção industrial anterior, o método consiste em reagir a celulose alcalina e o agente de eterificação sob as condições de álcali livre e água, que é usado para preparar produtos CMC de médio e baixo grau, como detergentes e agentes de colagem têxteis. .A vantagem do método do meio aquático é que os requisitos do equipamento são relativamente simples e o custo é baixo;a desvantagem é que devido à falta de grande quantidade de meio líquido, o calor gerado pela reação aumenta a temperatura e acelera a velocidade das reações secundárias, resultando em baixa eficiência de eterificação e má qualidade do produto.
Método solvente;também conhecido como método do solvente orgânico, é dividido em método de amassamento e método de pasta de acordo com a quantidade de diluente de reação.Sua principal característica é que as reações de alcalinização e eterificação são realizadas sob a condição de um solvente orgânico como meio reacional (diluente).Assim como o processo de reação do método da água, o método do solvente também consiste em duas etapas de alcalinização e eterificação, mas o meio de reação dessas duas etapas é diferente.A vantagem do método do solvente é que ele omite os processos de imersão em álcali, prensagem, trituração e envelhecimento inerentes ao método da água, e a alcalinização e a eterificação são todas realizadas no amassador;a desvantagem é que a controlabilidade da temperatura é relativamente fraca e os requisitos de espaço são relativamente baixos.,custo mais elevado.
Horário da postagem: 05 de janeiro de 2023