Aplikasi Binder CMC dalam Baterai

Sebagai pengikat utama bahan elektroda negatif berbasis air, produk CMC banyak digunakan oleh produsen baterai domestik dan asing. Jumlah pengikat yang optimal dapat memperoleh kapasitas baterai yang relatif besar, umur siklus panjang dan resistensi internal yang relatif rendah.

Binder adalah salah satu bahan fungsional tambahan penting dalam baterai lithium-ion. Ini adalah sumber utama sifat mekanik dari seluruh elektroda dan memiliki dampak penting pada proses produksi elektroda dan kinerja elektrokimia baterai. Pengikat itu sendiri tidak memiliki kapasitas dan menempati proporsi yang sangat kecil di baterai.

Selain sifat perekat dari pengikat umum, bahan pengikat elektroda baterai lithium-ion juga harus dapat menahan pembengkakan dan korosi elektrolit, serta menahan korosi elektrokimia selama pengisian daya dan pelepasan. Itu tetap stabil dalam rentang tegangan kerja, sehingga tidak ada banyak bahan polimer yang dapat digunakan sebagai pengikat elektroda untuk baterai lithium-ion.

Ada tiga jenis utama pengikat baterai lithium-ion yang banyak digunakan saat ini: polyvinyliden fluoride (PVDF), emulsi karet styrene-butadiene (SBR) dan carboxymethyl cellulose (CMC). Selain itu, asam poliakrilat (PAA), pengikat berbasis air dengan poliacrylonitrile (PAN) dan poliakrilat sebagai komponen utama juga menempati pasar tertentu.

Empat karakteristik CMC tingkat baterai

Karena kelarutan air yang buruk dari struktur asam carboxymethyl cellulose, agar dapat dengan lebih baik menerapkannya, CMC adalah bahan yang sangat banyak digunakan dalam produksi baterai.

Sebagai pengikat utama bahan elektroda negatif berbasis air, produk CMC banyak digunakan oleh produsen baterai domestik dan asing. Jumlah pengikat yang optimal dapat memperoleh kapasitas baterai yang relatif besar, umur siklus panjang dan resistensi internal yang relatif rendah.

Keempat karakteristik CMC adalah:

Pertama, CMC dapat membuat produk hidrofilik dan larut, benar -benar larut dalam air, tanpa serat dan kotoran bebas.

Kedua, tingkat substitusi seragam dan viskositas stabil, yang dapat memberikan viskositas dan adhesi yang stabil.

Ketiga, menghasilkan produk dengan kemurnian tinggi dengan kandungan ion logam rendah.

Keempat, produk ini memiliki kompatibilitas yang baik dengan lateks SBR dan bahan lainnya.

CMC natrium carboxymethyl cellulose yang digunakan dalam baterai telah meningkatkan efek penggunaannya secara kualitatif, dan pada saat yang sama memberikannya dengan kinerja penggunaan yang baik, dengan efek penggunaan saat ini.

Peran CMC dalam baterai

CMC adalah turunan selulosa karboksimetilasi, yang biasanya disiapkan dengan bereaksi selulosa alami dengan alkali kaustik dan asam monokloroasetat, dan berat molekulnya berkisar dari ribuan hingga jutaan.

CMC adalah bubuk putih hingga ringan, zat granular atau berserat, yang memiliki higroskopisitas yang kuat dan mudah larut dalam air. Ketika netral atau basa, solusinya adalah cairan viskositas tinggi. Jika dipanaskan di atas 80 ℃ untuk waktu yang lama, viskositas akan berkurang dan akan tidak larut dalam air. Warnanya coklat ketika dipanaskan hingga 190-205 ° C, dan berkarbonisasi ketika dipanaskan hingga 235-248 ° C.

Karena CMC memiliki fungsi penebalan, ikatan, retensi air, emulsifikasi dan suspensi dalam larutan berair, banyak digunakan dalam bidang keramik, makanan, kosmetik, pencetakan dan pewarnaan, pembuatan kertas, tekstil, pelapis, perekat dan obat-obatan yang diketahui, "kalah, dan letlium.

Khususnya dalam baterai, fungsi CMC adalah: menyebarkan bahan aktif elektroda negatif dan agen konduktif; efek penebalan dan anti-sedimentasi pada bubur elektroda negatif; membantu ikatan; menstabilkan kinerja pemrosesan elektroda dan membantu meningkatkan kinerja siklus baterai; Tingkatkan kekuatan kulit dari potongan tiang, dll.

Kinerja dan seleksi CMC

Menambahkan CMC saat membuat bubur elektroda dapat meningkatkan viskositas bubur dan mencegah bubur dari mengendap. CMC akan menguraikan ion natrium dan anion dalam larutan berair, dan viskositas lem CMC akan berkurang dengan peningkatan suhu, yang mudah untuk menyerap kelembaban dan memiliki elastisitas yang buruk.

CMC dapat memainkan peran yang sangat baik dalam dispersi grafit elektroda negatif. Dengan meningkatnya jumlah CMC, produk dekomposisi akan menempel pada permukaan partikel grafit, dan partikel grafit akan saling mengusir karena gaya elektrostatik, mencapai efek dispersi yang baik.

Kerugian yang jelas dari CMC adalah bahwa itu relatif rapuh. Jika semua CMC digunakan sebagai pengikat, elektroda negatif grafit akan runtuh selama proses penekanan dan pemotongan potongan tiang, yang akan menyebabkan kehilangan bubuk yang serius. Pada saat yang sama, CMC sangat dipengaruhi oleh rasio bahan elektroda dan nilai pH, dan lembaran elektroda dapat retak selama pengisian dan pelepasan, yang secara langsung mempengaruhi keamanan baterai.

Awalnya, pengikat yang digunakan untuk pengadukan elektroda negatif adalah PVDF dan pengikat berbasis minyak lainnya, tetapi mempertimbangkan perlindungan lingkungan dan faktor-faktor lainnya, telah menjadi arus utama untuk menggunakan pengikat berbasis air untuk elektroda negatif.

Binder yang sempurna tidak ada, cobalah untuk memilih pengikat yang memenuhi persyaratan pemrosesan fisik dan elektrokimia. Dengan pengembangan teknologi baterai lithium, serta masalah biaya dan perlindungan lingkungan, pengikat berbasis air pada akhirnya akan menggantikan pengikat berbasis minyak.

CMC Dua proses pembuatan utama

Menurut media eterifikasi yang berbeda, produksi industri CMC dapat dibagi menjadi dua kategori: metode berbasis air dan metode berbasis pelarut. Metode menggunakan air sebagai media reaksi disebut metode media air, yang digunakan untuk menghasilkan media alkali dan CMC bermutu rendah. Metode menggunakan pelarut organik sebagai media reaksi disebut metode pelarut, yang cocok untuk produksi CMC bermutu menengah dan tinggi. Kedua reaksi ini dilakukan dalam pengulas, yang termasuk dalam proses pengulangan dan saat ini merupakan metode utama untuk memproduksi CMC.

Metode Medium Air: Proses produksi industri sebelumnya, metode ini adalah bereaksi agen selulosa alkali dan eterifikasi di bawah kondisi alkali dan air bebas, yang digunakan untuk menyiapkan produk CMC bermutu dan rendah, seperti deterjen dan agen ukuran tekstil menunggu. Keuntungan dari metode media air adalah bahwa persyaratan peralatan relatif sederhana dan biayanya rendah; Kerugiannya adalah karena kurangnya sejumlah besar media cair, panas yang dihasilkan oleh reaksi meningkatkan suhu dan mempercepat kecepatan reaksi samping, menghasilkan efisiensi eterifikasi yang rendah dan kualitas produk yang buruk.

Metode pelarut; Juga dikenal sebagai metode pelarut organik, ia dibagi menjadi metode pengulangan dan metode bubur sesuai dengan jumlah pengencer reaksi. Fitur utamanya adalah bahwa reaksi alkalisasi dan eterifikasi dilakukan di bawah kondisi pelarut organik sebagai media reaksi (pengencer). Seperti proses reaksi metode air, metode pelarut juga terdiri dari dua tahap alkalisasi dan eterifikasi, tetapi media reaksi dari kedua tahap ini berbeda. Keuntungan dari metode pelarut adalah bahwa ia menghilangkan proses perendaman alkali, menekan, menghancurkan, dan penuaan yang melekat dalam metode air, dan alkalization dan eterifikasi semuanya dilakukan dalam pengulas; Kerugiannya adalah bahwa pengendalian suhu relatif buruk, dan persyaratan ruang relatif buruk. , biaya lebih tinggi.