Áp dụng chất kết dính CMC trong pin

Là chất kết dính chính của vật liệu điện cực âm từ nước, các sản phẩm CMC được sử dụng rộng rãi bởi các nhà sản xuất pin trong và ngoài nước. Lượng chất kết dính tối ưu có thể thu được dung lượng pin tương đối lớn, tuổi thọ dài và điện trở bên trong tương đối thấp.

Binder là một trong những vật liệu chức năng phụ trợ quan trọng trong pin lithium-ion. Đây là nguồn chính của các tính chất cơ học của toàn bộ điện cực và có tác động quan trọng đến quá trình sản xuất điện cực và hiệu suất điện hóa của pin. Bản thân chất kết dính không có dung lượng và chiếm một tỷ lệ rất nhỏ trong pin.

Ngoài các tính chất kết dính của chất kết dính chung, vật liệu chất kết dính điện cực pin lithium-ion cũng cần có khả năng chịu được sưng và ăn mòn chất điện phân, cũng như chịu được sự ăn mòn điện hóa trong quá trình sạc và xả. Nó vẫn ổn định trong phạm vi điện áp hoạt động, do đó không có nhiều vật liệu polymer có thể được sử dụng làm chất kết dính điện cực cho pin lithium-ion.

Có ba loại chất kết dính pin lithium-ion chính được sử dụng rộng rãi hiện tại: polyvinylidene fluoride (PVDF), nhũ tương cao su styrene-butadiene (SBR) và carboxymethyl cellulose (CMC). Ngoài ra, axit polyacrylic (PAA), chất kết dính dựa trên nước với polyacrylonitril (PAN) và polyacrylate là thành phần chính cũng chiếm một thị trường nhất định.

Bốn đặc điểm của CMC cấp pin

Do độ hòa tan trong nước kém của cấu trúc axit của carboxymethyl cellulose, để áp dụng tốt hơn, CMC là một vật liệu được sử dụng rất rộng rãi trong sản xuất pin.

Là chất kết dính chính của vật liệu điện cực âm từ nước, các sản phẩm CMC được sử dụng rộng rãi bởi các nhà sản xuất pin trong và ngoài nước. Lượng chất kết dính tối ưu có thể thu được dung lượng pin tương đối lớn, tuổi thọ dài và điện trở bên trong tương đối thấp.

Bốn đặc điểm của CMC là:

Đầu tiên, CMC có thể làm cho sản phẩm ưa nước và hòa tan, hoàn toàn hòa tan trong nước, không có sợi và tạp chất tự do.

Thứ hai, mức độ thay thế là đồng đều và độ nhớt ổn định, có thể cung cấp độ nhớt và độ bám dính ổn định.

Thứ ba, sản xuất các sản phẩm có độ tinh khiết cao với hàm lượng ion kim loại thấp.

Thứ tư, sản phẩm có khả năng tương thích tốt với SBR latex và các vật liệu khác.

CMCC carboxymethyl cellulose CMC được sử dụng trong pin đã được cải thiện một cách chất lượng hiệu quả sử dụng của nó, đồng thời cung cấp cho nó hiệu suất sử dụng tốt, với hiệu ứng sử dụng hiện tại.

Vai trò của CMC trong pin

CMC là một dẫn xuất carboxymethylated của cellulose, thường được điều chế bằng cách phản ứng cellulose tự nhiên với axit kiềm và axit monochloroacetic, và trọng lượng phân tử của nó dao động từ hàng ngàn đến hàng triệu.

CMC là một loại bột màu trắng đến vàng, hạt hoặc chất xơ, có độ hút ẩm mạnh và dễ dàng hòa tan trong nước. Khi nó là trung tính hoặc kiềm, dung dịch là chất lỏng có độ nhớt cao. Nếu nó được làm nóng trên 80 ℃ trong một thời gian dài, độ nhớt sẽ giảm và nó sẽ không hòa tan trong nước. Nó chuyển sang màu nâu khi được làm nóng thành 190-205 ° C và cacbon hóa khi được làm nóng đến 235-248 ° C.

Bởi vì CMC có các chức năng làm dày, liên kết, giữ nước, nhũ hóa và huyền phù trong dung dịch nước, nó được sử dụng rộng rãi trong các lĩnh vực gốm sứ, thực phẩm, mỹ phẩm, in và nhuộm, làm giấy, dệt may.

Cụ thể trong pin, các chức năng của CMC là: phân tán vật liệu hoạt động điện cực âm và tác nhân dẫn điện; Hiệu ứng dày lên và chống nghi ngờ trên bùn điện cực âm; hỗ trợ liên kết; ổn định hiệu suất xử lý của điện cực và giúp cải thiện hiệu suất chu kỳ pin; Cải thiện sức mạnh vỏ của mảnh cực, v.v.

Hiệu suất và lựa chọn CMC

Thêm CMC khi làm cho bùn điện cực có thể làm tăng độ nhớt của bùn và ngăn bùn lắng xuống. CMC sẽ phân hủy các ion natri và anion trong dung dịch nước, và độ nhớt của keo CMC sẽ giảm khi tăng nhiệt độ, dễ dàng hấp thụ độ ẩm và có độ co giãn kém.

CMC có thể đóng một vai trò rất tốt trong việc phân tán than chì điện cực âm. Khi lượng CMC tăng lên, các sản phẩm phân hủy của nó sẽ bám vào bề mặt của các hạt than chì và các hạt than chì sẽ đẩy lùi nhau do lực tĩnh điện, đạt được hiệu ứng phân tán tốt.

Nhược điểm rõ ràng của CMC là nó tương đối giòn. Nếu tất cả CMC được sử dụng làm chất kết dính, điện cực âm than chì sẽ sụp đổ trong quá trình ép và cắt của mảnh cực, sẽ gây mất bột nghiêm trọng. Đồng thời, CMC bị ảnh hưởng rất nhiều bởi tỷ lệ vật liệu điện cực và giá trị pH, và bảng điện cực có thể bị nứt trong khi sạc và xả, ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn của pin.

Ban đầu, chất kết dính được sử dụng cho khuấy điện cực âm là PVDF và các chất kết dính dựa trên dầu khác, nhưng xem xét bảo vệ môi trường và các yếu tố khác, nó đã trở nên chủ đạo để sử dụng các chất kết dính dựa trên nước cho các điện cực âm.

Chất kết dính hoàn hảo không tồn tại, cố gắng chọn một chất kết dính đáp ứng các yêu cầu xử lý vật lý và điện hóa. Với sự phát triển của công nghệ pin lithium, cũng như các vấn đề về chi phí và bảo vệ môi trường, các chất kết dính dựa trên nước cuối cùng sẽ thay thế các chất kết dính gốc dầu.

CMC Hai quy trình sản xuất chính

Theo các phương tiện truyền thông ether hóa khác nhau, việc sản xuất CMC công nghiệp có thể được chia thành hai loại: phương pháp dựa trên nước và phương pháp dựa trên dung môi. Phương pháp sử dụng nước làm môi trường phản ứng được gọi là phương pháp môi trường nước, được sử dụng để tạo ra môi trường kiềm và CMC cấp thấp. Phương pháp sử dụng dung môi hữu cơ làm môi trường phản ứng được gọi là phương pháp dung môi, phù hợp để sản xuất CMC trung bình và cao cấp. Hai phản ứng này được thực hiện trong một đầu gối, thuộc về quy trình nhào và hiện là phương pháp chính để sản xuất CMC.

Phương pháp môi trường nước: Một quy trình sản xuất công nghiệp sớm hơn, phương pháp này là phản ứng với cellulose và chất ether hóa kiềm trong các điều kiện của kiềm và nước tự do, được sử dụng để chuẩn bị các sản phẩm CMC trung bình và cấp thấp, như chất tẩy rửa và chất kích thước dệt may chờ đợi. Ưu điểm của phương pháp môi trường nước là các yêu cầu của thiết bị tương đối đơn giản và chi phí thấp; Nhược điểm là do thiếu một lượng lớn môi trường chất lỏng, nhiệt do phản ứng làm tăng nhiệt độ và tăng tốc tốc độ của các phản ứng phụ, dẫn đến hiệu quả ether hóa thấp và chất lượng sản phẩm kém.

Phương pháp dung môi; Còn được gọi là phương pháp dung môi hữu cơ, nó được chia thành phương pháp nhào và phương pháp bùn theo lượng chất pha loãng phản ứng. Đặc điểm chính của nó là các phản ứng kiềm hóa và etherization được thực hiện trong tình trạng của dung môi hữu cơ như môi trường phản ứng (chất pha loãng) của. Giống như quá trình phản ứng của phương pháp nước, phương pháp dung môi cũng bao gồm hai giai đoạn kiềm hóa và ether hóa, nhưng môi trường phản ứng của hai giai đoạn này là khác nhau. Ưu điểm của phương pháp dung môi là nó bỏ qua các quá trình ngâm kiềm, ép, nghiền và lão hóa vốn có trong phương pháp nước, và việc kiềm hóa và ether hóa đều được thực hiện trong đầu dò; Nhược điểm là khả năng kiểm soát nhiệt độ tương đối kém và các yêu cầu không gian tương đối kém. , chi phí cao hơn.