Como o ligante principal de materiais de electrodos negativos baseados en auga, os produtos de CMC son amplamente utilizados por fabricantes de baterías domésticas e estranxeiras. A cantidade óptima de aglutinante pode obter unha capacidade de batería relativamente grande, unha vida de ciclo longo e unha resistencia interna relativamente baixa.
Binder é un dos importantes materiais funcionais auxiliares nas baterías de iones de 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 ligante en si non ten capacidade e ocupa unha proporción moi pequena na batería.
Ademais das propiedades adhesivas dos ligantes xerais, os materiais de aglutinante da batería de iones de litio tamén deben ser capaces de soportar o inchazo e a corrosión do electrólito, así como soportar a corrosión electroquímica durante a carga e a descarga. Permanece estable no rango de tensión de traballo, polo que non hai moitos materiais polímeros que se poidan usar como ligantes de electrodos para baterías de iones de litio.
Hai tres tipos principais de ligantes de batería de iones de litio que son moi utilizados na actualidade: fluoruro de polivinilideno (PVDF), emulsión de caucho de estireno-butadieno (SBR) e carboximetil celulosa (CMC). Ademais, o ácido poliacrílico (PAA), os ligantes a base de auga con poliacrilonitrilo (PAN) e poliacrilato como compoñentes principais tamén ocupan un determinado mercado.
Catro características do CMC a nivel da batería
Debido á mala solubilidade de auga da estrutura ácida da celulosa carboximetil, para aplicala mellor, CMC é un material moi utilizado na produción de baterías.
Como o ligante principal de materiais de electrodos negativos baseados en auga, os produtos de CMC son amplamente utilizados por fabricantes de baterías domésticas e estranxeiras. A cantidade óptima de aglutinante pode obter unha capacidade de batería relativamente grande, unha vida de ciclo longo e unha resistencia interna relativamente baixa.
As catro características de CMC son:
En primeiro lugar, CMC pode facer que o produto 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, produce produtos de alta pureza con baixo contido de iones metálicos.
En cuarto lugar, o produto ten unha boa compatibilidade co látex SBR e outros materiais.
A celulosa carboximetil de sodio CMC empregada 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 de CMC nas baterías
CMC é un derivado carboximetilado da celulosa, que normalmente se prepara reaccionando a celulosa natural con alcalino cáustico e ácido monocloroacético, e o seu peso molecular oscila entre miles e millóns.
O CMC é unha po de cor amarela branca e branca, granular ou fibrosa, que ten unha forte higroscopicidade e é facilmente soluble en auga. Cando é neutral ou alcalino, a solución é un líquido de alta viscosidade. Se se quenta por encima dos 80 ℃ durante moito tempo, a viscosidade diminuirá e será insoluble na auga. Ponse dourado cando se quenta a 190-205 ° C e carboniza cando se quenta a 235-248 ° C.
Debido a que o CMC ten as funcións de engrosamento, unión, retención de auga, emulsificación e suspensión en solución acuosa, úsase amplamente nos campos de cerámica, alimentos, cosméticos, impresión e tinguidura, fabricación de papel, téxtiles, revestimentos, adhesivos e medicamentos, medicamentos, cerámica de alta gama e butio litio.
Concretamente na batería, as funcións de CMC son: dispersando o material activo e o axente condutor do electrodo negativo; Engrosamento e efecto anti-sedimentación na suspensión negativa dos electrodos; Axudar a unión; estabilizar o rendemento de procesamento do electrodo e axudar a mellorar o rendemento do ciclo da batería; Mellora a forza de pel da peza do poste, etc.
Rendemento e selección CMC
Engadir CMC ao facer a suspensión do electrodo pode aumentar a viscosidade da lamblea e evitar que a suspensión se asenta. CMC descompoñerá os ións e os anións de sodio en solución acuosa e a viscosidade da cola CMC diminuirá co aumento da temperatura, o que é fácil de absorber a humidade e ten unha mala elasticidade.
CMC pode xogar un papel moi bo na dispersión do grafito de electrodos negativos. A medida que aumenta a cantidade de CMC, os seus produtos de descomposición adherirse á superficie das partículas de grafito e as partículas de grafito repeliranse mutuamente debido á forza electrostática, conseguindo un bo efecto de dispersión.
A desvantaxe evidente de CMC é que é relativamente quebradizo. Se todo CMC se usa como ligante, o electrodo negativo do grafito colapsará durante o proceso de prensado e corte da peza do poste, o que provocará unha grave perda de po. Ao mesmo tempo, CMC está moi afectado pola relación de materiais de electrodos e valor de pH, e a folla de electrodos pode rachar durante a carga e a descarga, o que afecta directamente á seguridade da batería.
Inicialmente, o aglutinante usado para a axitación de electrodos negativos foi PVDF e outros ligantes a base de aceite, pero considerando a protección ambiental e outros factores, converteuse en mainstream para usar ligantes a base de auga para electrodos negativos.
O ligante perfecto non existe, intente escoller un aglutinante que cumpra os requisitos de procesamento físico e electroquímicos. Co desenvolvemento da tecnoloxía de baterías de litio, así como problemas de custo e protección ambiental, os ligantes a base de auga substituirán os ligantes a base de petróleo.
CMC Dous principais procesos de fabricación
Segundo diferentes medios de etherificación, a produción industrial de CMC pódese dividir en dúas categorías: método baseado en auga e método baseado en disolventes. O método que usa a auga como medio de reacción chámase método medio de auga, que se usa para producir CMC de medio e baixo grao alcalino. O método de usar disolvente orgánico como medio de reacción chámase método de disolvente, que é adecuado para a produción de CMC de medio e alto grao. Estas dúas reaccións realízanse nun amasado, que pertence ao proceso de amasado e actualmente é o método principal para producir CMC.
Método medio de auga: Un proceso de produción industrial anterior, o método é reaccionar ao axente de celulosa alcalina e de éterificación nas condicións de alcalino e auga libres, que se usa para preparar produtos CMC medianos e de baixa calidade, como deterxentes e axentes de tamaño téxtil. A vantaxe do método medio de auga 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, o calor xerado pola reacción aumenta a temperatura e acelera a velocidade das reaccións laterais, dando lugar a unha baixa eficiencia de eterificación e mala calidade do produto.
Método de disolvente; Tamén se coñece 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 alcalización e eterificación se realizan baixo a condición dun disolvente orgánico como medio de reacción (diluente) de. Do mesmo xeito que o proceso de reacción do método de auga, o método disolvente tamén consta de dúas etapas de alcalización e eterificación, pero o medio de reacción destas dúas etapas é diferente. A vantaxe do método do disolvente é que omite os procesos de alcali empapado, presionando, esmagando e envellecendo inherentes ao método de auga, e a alcalización e a eterificación realízanse no amasado; A desvantaxe é que a controlabilidade da temperatura é relativamente pobre e os requisitos do espazo son relativamente pobres. , maior custo.
Tempo de publicación: FEB-14-2025