CMC შემკვრელის გამოყენება ბატარეებში

როგორც წყალზე დაფუძნებული უარყოფითი ელექტროდების მასალების მთავარი დამაკავშირებელი, CMC პროდუქტები ფართოდ გამოიყენება შიდა და უცხოური ბატარეების მწარმოებლების მიერ. შემკვრელის ოპტიმალურ რაოდენობას შეუძლია მიიღოს შედარებით დიდი ბატარეის სიმძლავრე, გრძელი ციკლის სიცოცხლე და შედარებით დაბალი შიდა წინააღმდეგობა.

შემკვრელი არის ერთ-ერთი მნიშვნელოვანი დამხმარე ფუნქციური მასალა ლითიუმ-იონური ბატარეებში. ეს არის მთელი ელექტროდის მექანიკური თვისებების ძირითადი წყარო და მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს ელექტროდის წარმოების პროცესზე და ბატარეის ელექტროქიმიური მოქმედება. თავად შემკვრელს არ აქვს ტევადობა და აკუმულატორის ძალიან მცირე ნაწილს იკავებს.

ზოგადი შემკვრელების წებოვანი თვისებების გარდა, ლითიუმ-იონური ბატარეის ელექტროდის შემკვრელის მასალებს ასევე უნდა შეეძლოთ გაუძლოს ელექტროლიტების შეშუპებას და კოროზიას, ასევე გაუძლოს ელექტროქიმიურ კოროზიას დატენვისა და გამონადენის დროს. ის რჩება სტაბილური სამუშაო ძაბვის დიაპაზონში, ამიტომ არ არსებობს ბევრი პოლიმერული მასალა, რომელიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ელექტროდების დამაკავშირებლები ლითიუმ-იონური ბატარეებისთვის.

არსებობს ლითიუმ-იონური ბატარეის დამაკავშირებელი სამი ძირითადი ტიპი, რომლებიც ამჟამად ფართოდ გამოიყენება: პოლივინილიდენის ფტორიდი (PVDF), სტირენ-ბუტადიენის რეზინის (SBR) ემულსიონი და კარბოქსიმეთილის ცელულოზა (CMC). გარდა ამისა, პოლიაკრილის მჟავა (PAA), წყალზე დაფუძნებული დამაკავშირებლები პოლიაკრილონიტრილით (PAN) და პოლიაკრილატით, როგორც ძირითადი კომპონენტები, ასევე იკავებენ გარკვეულ ბაზარს.

ბატარეის დონის CMC- ის ოთხი მახასიათებელი

კარბოქსიმეთილ ცელულოზის მჟავა სტრუქტურის ცუდი წყლის ხსნადობის გამო, მისი უკეთესად გამოყენების მიზნით, CMC არის ძალიან ფართოდ გამოყენებული მასალა ბატარეის წარმოებაში.

როგორც წყალზე დაფუძნებული უარყოფითი ელექტროდების მასალების მთავარი დამაკავშირებელი, CMC პროდუქტები ფართოდ გამოიყენება შიდა და უცხოური ბატარეების მწარმოებლების მიერ. შემკვრელის ოპტიმალურ რაოდენობას შეუძლია მიიღოს შედარებით დიდი ბატარეის სიმძლავრე, გრძელი ციკლის სიცოცხლე და შედარებით დაბალი შიდა წინააღმდეგობა.

CMC- ის ოთხი მახასიათებელია:

პირველ რიგში, CMC- ს შეუძლია პროდუქტის ჰიდროფილური და ხსნადი, წყალში მთლიანად ხსნადი, თავისუფალი ბოჭკოების და მინარევების გარეშე.

მეორე, ჩანაცვლების ხარისხი ერთგვაროვანია და სიბლანტე სტაბილურია, რამაც შეიძლება უზრუნველყოს სტაბილური სიბლანტე და ადჰეზია.

მესამე, აწარმოეთ მაღალი სიწმინდის პროდუქტები დაბალი ლითონის იონური შემცველობით.

მეოთხე, პროდუქტს აქვს კარგი თავსებადობა SBR ლატექსთან და სხვა მასალებთან.

ბატარეაში გამოყენებული CMC ნატრიუმის კარბოქსიმეთილის ცელულოზა ხარისხობრივად აუმჯობესებს მისი გამოყენების ეფექტს და ამავე დროს უზრუნველყოფს მას კარგი გამოყენების შესრულებით, მიმდინარე გამოყენების ეფექტით.

CMC- ის როლი ბატარეებში

CMC არის ცელულოზის კარბოქსიმეთილირებული წარმოებული, რომელიც, როგორც წესი, მზადდება ბუნებრივი ცელულოზის რეაგირებით კასტიკური ტუტე და მონოქლოროაცეტური მჟავა, ხოლო მისი მოლეკულური წონა ათასობით მილიონამდეა.

CMC არის თეთრი და ღია ყვითელი ფხვნილი, მარცვლოვანი ან ბოჭკოვანი ნივთიერება, რომელსაც აქვს ძლიერი ჰიგიროსკოპიურობა და ადვილად ხსნადი წყალში. როდესაც ის ნეიტრალური ან ტუტეა, გამოსავალი არის მაღალი სიბლანტის სითხე. თუ იგი თბება 80 -ზე ზემოთ დიდი ხნის განმავლობაში, სიბლანტე შემცირდება და წყალში ხსნადი იქნება. ის ყავისფერი გახდება, როდესაც გაცხელდება 190-205 ° C- მდე, ხოლო ნახშირბადიზდება 235-248 ° C ტემპერატურამდე.

იმის გამო, რომ CMC– ს აქვს წყლის ხსნარში გასქელება, შემაკავშირებელი, წყლის შეკავების, ემულსიფიკაციის და შეჩერების ფუნქციები, იგი ფართოდ გამოიყენება კერამიკის, საკვების, კოსმეტიკური საშუალებების, ბეჭდვისა და საღებავების, პაპერმატების, ტექსტილის, საიზოლაციო და მედიკამენტების, მაღალი დონის კერამიკის და ლითუმის ბურღვების შესახებ.

კონკრეტულად ბატარეაში, CMC– ის ფუნქციებია: უარყოფითი ელექტროდის აქტიური მასალისა და გამტარ აგენტის დაშლა; გასქელება და ანტი-სედენტაციური ეფექტი უარყოფითი ელექტროდების სლუნზე; შემაკავშირებელ დახმარებას; ელექტროდის დამუშავების დამუშავების სტაბილიზაცია და ბატარეის ციკლის მუშაობის გაუმჯობესებაში; გააუმჯობესეთ ბოძების ნაჭრის კანი და ა.შ.

CMC შესრულება და შერჩევა

CMC– ს დამატებით ელექტროდის ჭრილობის გაკეთებისას შეიძლება გაზარდოს სიბლანტის სიბლანტე და თავიდან აიცილოს slurry– ის მოგვარება. CMC გაანადგურებს ნატრიუმის იონებს და ანიონებს წყალხსნარში, ხოლო CMC წებოს სიბლანტე შემცირდება ტემპერატურის მატებასთან ერთად, რაც ადვილად შეიწოვება ტენიანობა და აქვს ცუდი ელასტიურობა.

CMC- ს შეუძლია ძალიან კარგი როლი შეასრულოს უარყოფითი ელექტროდის გრაფიტის დისპერსიაში. როგორც CMC- ის რაოდენობა იზრდება, მისი დაშლის პროდუქტები დაიცვან გრაფიტის ნაწილაკების ზედაპირზე, ხოლო გრაფიტის ნაწილაკები ერთმანეთს მოგერიებენ ელექტროსტატიკური ძალის გამო, მიაღწევენ კარგ დისპერსიულ ეფექტს.

CMC– ის აშკარა მინუსი ის არის, რომ ის შედარებით მყიფეა. თუ ყველა CMC გამოიყენება როგორც დამაკავშირებელი, გრაფიტის უარყოფითი ელექტროდი დაიშლება ბოძების ნაჭრის დაჭერისა და ჭრის პროცესის დროს, რაც გამოიწვევს ფხვნილის სერიოზულ დაკარგვას. ამავდროულად, CMC დიდ გავლენას ახდენს ელექტროდების მასალების და pH მნიშვნელობის თანაფარდობით, ხოლო ელექტროდიდის ფურცელი შეიძლება დაარღვიოს დატენვისა და განთავისუფლების დროს, რაც პირდაპირ გავლენას ახდენს ბატარეის უსაფრთხოებაზე.

თავდაპირველად, ნეგატიური ელექტროდის აჟიოტაჟისთვის გამოყენებული შემკვრელი იყო PVDF და სხვა ნავთობზე დაფუძნებული დამაკავშირებლები, მაგრამ გარემოს დაცვისა და სხვა ფაქტორების გათვალისწინებით, იგი გახდა ძირითადი, რომ გამოიყენოთ წყლის დაფუძნებული დამაკავშირებლები უარყოფითი ელექტროდებისთვის.

სრულყოფილი შემკვრელი არ არსებობს, შეეცადეთ აირჩიოთ დამაკავშირებელი, რომელიც აკმაყოფილებს ფიზიკურ დამუშავებას და ელექტროქიმიურ მოთხოვნებს. ლითიუმის ბატარეის ტექნოლოგიის შემუშავებით, ასევე ხარჯებისა და გარემოს დაცვის საკითხებით, წყალზე დაფუძნებული შემკვრელები საბოლოოდ ჩაანაცვლებენ ნავთობზე დაფუძნებულ დამაკავშირებლებს.

CMC წარმოების ორი ძირითადი პროცესი

სხვადასხვა ეთერიფიკაციის მედიის თანახმად, CMC- ის სამრეწველო წარმოება შეიძლება დაიყოს ორ კატეგორიად: წყალზე დაფუძნებული მეთოდი და გამხსნელზე დაფუძნებული მეთოდი. წყლის, როგორც რეაქციის საშუალების გამოყენებით მეთოდს ეწოდება წყლის საშუალო მეთოდი, რომელიც გამოიყენება ტუტე საშუალო და დაბალი ხარისხის CMC წარმოებისთვის. ორგანული გამხსნელის, როგორც რეაქციის საშუალების გამოყენების მეთოდს ეწოდება გამხსნელის მეთოდი, რომელიც შესაფერისია საშუალო და მაღალი ხარისხის CMC წარმოებისთვის. ეს ორი რეაქცია ხორციელდება kneader- ში, რომელიც მიეკუთვნება kneading პროცესს და ამჟამად არის CMC წარმოების მთავარი მეთოდი.

წყლის საშუალო მეთოდი: ადრეული სამრეწველო წარმოების პროცესი, მეთოდია ტუტე ცელულოზისა და ეთერიფიკაციის აგენტის რეაგირება თავისუფალი ტუტე და წყლის პირობებში, რომელიც გამოიყენება საშუალო და დაბალი ხარისხის CMC პროდუქტების მოსამზადებლად, როგორიცაა სარეცხი საშუალებები და ტექსტილის ზომის აგენტები. წყლის საშუალო მეთოდის უპირატესობა ის არის, რომ აღჭურვილობის მოთხოვნები შედარებით მარტივია და ღირებულება დაბალია; მინუსი არის ის, რომ დიდი რაოდენობით თხევადი საშუალო არარსებობის გამო, რეაქციით წარმოქმნილი სითბო ზრდის ტემპერატურას და აჩქარებს გვერდითი რეაქციების სიჩქარეს, რის შედეგადაც ხდება დაბალი ეთერიფიკაციის ეფექტურობა და პროდუქტის ცუდი ხარისხი.

გამხსნელი მეთოდი; ასევე ცნობილია, როგორც ორგანული გამხსნელის მეთოდი, იგი იყოფა kneading მეთოდით და slurry მეთოდით რეაქციის განზავების ოდენობის მიხედვით. მისი მთავარი მახასიათებელია ის, რომ ტუტე და ეთერიფიკაციის რეაქციები ხორციელდება ორგანული გამხსნელის პირობებში, როგორც რეაქციის საშუალო (განზავება). წყლის მეთოდის რეაქციის პროცესის მსგავსად, გამხსნელის მეთოდი ასევე შედგება ტუტე და ეთერიფიკაციის ორი ეტაპისგან, მაგრამ ამ ორი ეტაპის რეაქციის საშუალება განსხვავებულია. გამხსნელის მეთოდის უპირატესობა ის არის, რომ იგი გამოტოვებს ტუტე გაჟღენთილ, დაჭერას, გამანადგურებელ და წყლის მეთოდში თანდაყოლილ ასაკს, ხოლო ტუტე და ეთერიფიკაცია ხორციელდება kneader- ში; მინუსი ის არის, რომ ტემპერატურის კონტროლირება შედარებით ცუდია, ხოლო სივრცის მოთხოვნები შედარებით ცუდია. , უფრო მაღალი ღირებულება.