Aplicação do fichário CMC em baterias

Como o aglutinante principal de materiais de eletrodos negativos à base de água, os produtos CMC são amplamente utilizados pelos fabricantes de baterias nacionais e estrangeiras. A quantidade ideal de ligante pode obter capacidade de bateria relativamente grande, vida útil do ciclo longo e resistência interna relativamente baixa.

O ligante é um dos importantes materiais funcionais auxiliares em baterias de íons de 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 de ligantes gerais, os materiais do ligante do eletrodo da bateria de íons de lítio também precisam suportar o inchaço e a corrosão do eletrólito, além de suportar a corrosão eletroquímica durante a carga e descarga. Ele permanece estável na faixa de tensão de trabalho, portanto, não há muitos materiais de polímero que possam ser usados ​​como ligantes de eletrodo para baterias de íons de lítio.

Existem três tipos principais de ligantes de bateria de íons de lítio que são amplamente utilizados no momento: fluoreto de polivinilideno (PVDF), emulsão de borracha de estireno-butadieno (SBR) e carboximetilululose (CMC). Além disso, o ácido poliacrílico (PAA), ligantes à base de água com poliacrilonitrila (PAN) e poliacrilato, pois os principais componentes também ocupam um determinado mercado.

Quatro características do CMC no nível da bateria

Devido à baixa solubilidade em água da estrutura ácida da carboximetillelulose, a fim de aplicá -la melhor, o CMC é um material amplamente usado na produção de bateria.

Como o aglutinante principal de materiais de eletrodos negativos à base de água, os produtos CMC são amplamente utilizados pelos fabricantes de baterias nacionais e estrangeiras. A quantidade ideal de ligante pode obter capacidade de bateria relativamente grande, vida útil do ciclo longo e 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 e impurezas livres.

Segundo, o grau de substituição é uniforme e a viscosidade é estável, o que pode fornecer viscosidade e adesão estáveis.

Terceiro, produz produtos de alta pureza com baixo teor de íons metálicos.

Quarto, o produto tem boa compatibilidade com o SBR Latex e outros materiais.

A carboximetilcelulose de sódio CMC usada na bateria melhorou qualitativamente seu efeito de uso e, ao mesmo tempo, fornece um 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 reagindo a celulose natural com alcalino cáustico e ácido monocloroacético, e seu peso molecular varia de milhares a milhões.

O CMC é um pó amarelo branco a claro, substância granular ou fibrosa, que possui higroscopicidade forte e é facilmente solúvel em água. Quando é neutro ou alcalino, a solução é um líquido de alta viscosidade. Se for aquecido acima de 80 ℃ por um longo tempo, a viscosidade diminuirá e será insolúvel em água. Ele fica marrom quando aquecido a 190-205 ° C e carboniza quando aquecido a 235-248 ° C.

Como o CMC possui as funções de espessamento, ligação, retenção de água, emulsificação e suspensão em solução aquosa, é amplamente utilizado nos campos de cerâmica, alimentos, cosméticos, impressão e tingimento, formação de manto, têxteis, têxteis, reclamações de têxies, com fuminhos.

Especificamente na bateria, as funções do CMC são: dispersando o material ativo do eletrodo negativo e o agente condutor; Efeito de espessamento e anti-sedimentação na pasta negativa do eletrodo; auxiliar de ligação; estabilizar o desempenho do processamento do eletrodo e ajudar a melhorar o desempenho do ciclo da bateria; Melhore a força da casca da peça do pólo, etc.

Desempenho e seleção do CMC

Adicionar CMC ao fazer o eletrodo a pasta pode aumentar a viscosidade da pasta e impedir que a pasta se acalme. O CMC decomporá íons e ânions de sódio em solução aquosa, e a viscosidade da cola CMC diminuirá com o aumento da temperatura, o que é fácil de absorver a umidade e tem baixa elasticidade.

O CMC pode desempenhar um papel muito bom na dispersão de grafite de eletrodo negativo. 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 repelirão devido à força eletrostática, alcançando um bom efeito de dispersão.

A desvantagem óbvia do CMC é que ele é relativamente quebradiço. 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 do pólo, que causará uma perda séria de pó. Ao mesmo tempo, o CMC é bastante afetado pela proporção de materiais de eletrodo e valor de pH, e a folha de eletrodos pode rachar durante o carregamento e descarga, o que afeta diretamente a segurança da bateria.

Inicialmente, o aglutinante usado para a agitação negativa de eletrodos foi o PVDF e outros ligantes à base de petróleo, mas, considerando a proteção ambiental e outros fatores, tornou-se popular para usar ligantes à base de água para eletrodos negativos.

O fichário perfeito não existe, tente escolher um fichário que atenda aos requisitos de processamento físico e eletroquímico. Com o desenvolvimento da tecnologia de bateria de lítio, bem como questões de custo e proteção ambiental, os ligantes à base de água acabarão substituindo os ligantes à base de petróleo.

CMC dois principais processos de fabricação

De acordo com diferentes meios de etherificação, a produção industrial de CMC pode ser dividida em duas categorias: método baseado em água e método baseado em solvente. O método usando água como meio de reação é chamado de método de meio de água, que é usado para produzir CMC de meio alcalino e de baixo grau. O método de usar solvente orgânico como meio de reação é chamado de método de solvente, que é adequado para a produção de CMC de médio e alto grau. Essas duas reações são realizadas em um amassado, que pertence ao processo de amastramento e atualmente é o principal método para a produção de CMC.

MÉTODO DO MÉDIO DE ÁGUA: Um processo de produção industrial anterior, o método é reagir com celulose alcalina e agente de etperificação sob as condições de álcalis e água livres, que são usados ​​para preparar produtos CMC de médio e baixo grau, como detergentes e agentes de dimensionamento têxteis esperam. A vantagem do método do meio da água é que os requisitos do equipamento são relativamente simples e o custo é baixo; A desvantagem é que, devido à falta de uma grande quantidade de meio líquido, o calor gerado pela reação aumenta a temperatura e acelera a velocidade das reações colaterais, resultando em baixa eficiência de etherificação e baixa qualidade do produto.

Método de solvente; Também conhecido como método de solvente orgânico, ele é dividido no método de amastramento e método de pasta de acordo com a quantidade de diluente da reação. Sua principal característica é que as reações de alcalização e etherificação são realizadas sob a condição de um solvente orgânico como o meio de reação (diluente) de. Como o processo de reação do método da água, o método do solvente também consiste em dois estágios de alcalização e etinificação, mas o meio de reação desses dois estágios é diferente. A vantagem do método do solvente é que ele omite os processos de imersão de alcalina, prensagem, esmagamento e envelhecimento inerente ao método da água, e a alcalização e a eterificação são todos realizados no amassado; A desvantagem é que a controlabilidade da temperatura é relativamente ruim e os requisitos de espaço são relativamente ruins. , custo mais alto.