יישום קלסר CMC בסוללות

בתור הקלסר העיקרי של חומרי אלקטרודה שליליים על בסיס מים, מוצרי CMC נמצאים בשימוש נרחב על ידי יצרני סוללות מקומיים וזרים. כמות הקלסר האופטימלית יכולה להשיג קיבולת סוללה גדולה יחסית, חיי מחזור ארוכים והתנגדות פנימית נמוכה יחסית.

קלסר הוא אחד החומרים התפקודיים העזר החשובים בסוללות ליתיום-יון. זהו המקור העיקרי לתכונות המכניות של האלקטרודה כולה ויש לו השפעה חשובה על תהליך הייצור של האלקטרודה ועל הביצועים האלקטרוכימיים של הסוללה. לקלסר עצמו אין קיבולת ותופס חלק קטן מאוד בסוללה.

בנוסף לתכונות הדבק של קלסרים כלליים, גם חומרי קלסר אלקטרודה של סוללת ליתיום-יון צריכים להיות מסוגלים לעמוד בנפיחות ובקורוזיה של האלקטרוליט, כמו גם לעמוד בקורוזיה האלקטרוכימית במהלך המטען והפריקה. הוא נשאר יציב בטווח המתח העובד, כך שאין הרבה חומרי פולימר שיכולים לשמש כקלסרי אלקטרודה לסוללות ליתיום-יון.

ישנם שלושה סוגים עיקריים של קלסרי סוללות ליתיום-יון הנמצאים כיום בשימוש נרחב: פוליווינילידן פלואוריד (PVDF), תחליב סטירן-בוטדיאן גומי (SBR) ותאי קרבוקסימתיל (CMC). בנוסף, חומצה פוליאקרילית (PAA), קלסרים על בסיס מים עם פוליאקרילוניטריל (PAN) ופוליאקרילט שכן המרכיבים העיקריים תופסים גם שוק מסוים.

ארבעה מאפיינים של CMC ברמת הסוללה

בשל מסיסות המים הגרועה של מבנה החומצה של קרבוקסימתיל תאית, על מנת למרוח אותו טוב יותר, CMC הוא חומר בשימוש נרחב מאוד בייצור הסוללות.

בתור הקלסר העיקרי של חומרי אלקטרודה שליליים על בסיס מים, מוצרי CMC נמצאים בשימוש נרחב על ידי יצרני סוללות מקומיים וזרים. כמות הקלסר האופטימלית יכולה להשיג קיבולת סוללה גדולה יחסית, חיי מחזור ארוכים והתנגדות פנימית נמוכה יחסית.

ארבעת המאפיינים של CMC הם:

ראשית, CMC יכול להפוך את המוצר הידרופילי ומסיס, מסיס לחלוטין במים, ללא סיבים חופשיים וזיהומים.

שנית, מידת ההחלפה היא אחידה והצמיגות יציבה, שיכולה לספק צמיגות והדבקה יציבה.

שלישית, מייצרים מוצרים בעלי טוהר גבוה עם תכולת יון מתכת נמוכה.

רביעית, למוצר יש תאימות טובה עם SBR לטקס וחומרים אחרים.

CMC נתרן קרבוקסימתיל תאית המשמשת בסוללה שיפרה באופן איכותי את אפקט השימוש בו, ובמקביל מספקת לו ביצועי שימוש טוב, עם אפקט השימוש הנוכחי.

תפקיד CMC בסוללות

CMC הוא נגזרת קרבוקסימתילית של תאית, המוכנה בדרך כלל על ידי תגובה תאית טבעית עם אלקליות קאוסטית וחומצה מונוכרואכלית, והמשקל המולקולרי שלה נע בין אלפים למיליונים.

CMC הוא אבקה צהובה לבנה עד בהירה, חומר גרגירי או סיבי, בעל היגרוסקופיות חזקה ומסיס בקלות במים. כאשר הוא ניטרלי או אלקליין, הפיתרון הוא נוזל בעל צמיגות גבוהה. אם הוא מחומם מעל 80 ℃ במשך זמן רב, הצמיגות תקטן והיא תהיה בלתי מסיסה במים. זה משום כאשר הוא מחומם ל -190-205 מעלות צלזיוס, ומתייצב כשהוא מחומם ל 235-248 מעלות צלזיוס.

מכיוון של- CMC יש את הפונקציות של עיבוי, מליטה, שמירת מים, תחליב ומתלים בתמיסה מימית, הוא נמצא בשימוש נרחב בתחומי הקרמיקה, המזון, הקוסמטיקה, הדפסה וצביעה, ייצור נייר, טקסטיל, ציפויים, דבקים ורפואה, קרניים עם קצה גבוה וכיכרות ליתיום סוללות שטח של כ -7%, כ- 7%".

באופן ספציפי בסוללה, הפונקציות של CMC הן: פיזור החומר הפעיל האלקטרודה השלילית ואת החומר המוליך; השפעה על עיבוי ואנטי-פדימנטציה על slurro של האלקטרודה השלילית; סיוע במליטה; ייצוב ביצועי העיבוד של האלקטרודה ועזרה בשיפור ביצועי מחזור הסוללה; שפר את חוזק הקליפה של חתיכת המוט וכו '.

ביצועי CMC ובחירה

הוספת CMC בעת יצירת האלקטרודה Slurry יכולה להגביר את צמיגות ההדרגה ולמנוע את ההתיישבות של slurry. CMC יפרק יוני נתרן ואניונים בתמיסה מימית, והצמיגות של דבק CMC תפחת עם עליית הטמפרטורה, וזה קל לספוג לחות ובעל גמישות לקויה.

CMC יכול למלא תפקיד טוב מאוד בפיזור גרפיט האלקטרודה השלילי. ככל שכמות ה- CMC גדלה, מוצרי הפירוק שלה ידבקו לפני השטח של חלקיקי הגרפיט, וחלקיקי הגרפיט ידפו זה את זה בגלל כוח אלקטרוסטטי, ישמשו אפקט פיזור טוב.

החיסרון הברור של CMC הוא שהוא שביר יחסית. אם כל CMC משמש כקלסר, האלקטרודה השלילית הגרפיט תקרוס במהלך תהליך הכבישה והחתך של חתיכת המוט, מה שיגרום לאובדן אבקה קשה. במקביל, CMC מושפע מאוד מהיחס בין חומרי האלקטרודה וערך ה- pH, וגיליון האלקטרודה עשוי להיסדק במהלך הטעינה והפרקה, מה שמשפיע ישירות על בטיחות הסוללה.

בתחילה, הקלסר ששימש לערבוב אלקטרודות שלילי היה PVDF וקסרים אחרים על בסיס שמן, אך בהתחשב בהגנה על הסביבה וגורמים אחרים, הוא הפך לזרם המרכזי להשתמש בכוסות על בסיס מים לאלקטרודות שליליות.

הקלסר המושלם אינו קיים, נסה לבחור קלסר העומד בדרישות העיבוד והדרישות האלקטרוכימיות. עם פיתוח טכנולוגיית סוללות ליתיום, כמו גם בעיות עלות והגנת הסביבה, קלסרים על בסיס מים יחליפו בסופו של דבר קלסרים על בסיס שמן.

CMC שני תהליכי ייצור עיקריים

על פי מדיה אתרים שונים, ניתן לחלק את הייצור התעשייתי של CMC לשתי קטגוריות: שיטה מבוססת מים ושיטה מבוססת ממס. השיטה המשתמשת במים כמדיום התגובה נקראת שיטת המים המים, המשמשת לייצור CMC בינונית אלקלית בדרגה נמוכה. השיטה לשימוש בממס אורגני כמדיום התגובה נקראת שיטת הממס, המתאימה לייצור CMC בינונית וגבוהה. שתי התגובות הללו מתבצעות בכישוף, השייך לתהליך הלישה וכיום הוא השיטה העיקרית לייצור CMC.

שיטה בינונית מים: תהליך ייצור תעשייתי מוקדם יותר, השיטה היא להגיב תאית אלקלית וחומר אתר בתנאי אלקלי ומים חופשיים, המשמשים להכנת מוצרי CMC בינונית ונמוכה, כמו חומרי ניקוי וחומרי גודל טקסטיל. היתרון בשיטת המים המים הוא שדרישות הציוד פשוטות יחסית והעלות נמוכה; החיסרון הוא שבגלל היעדר כמות גדולה של מדיום נוזלי, החום שנוצר על ידי התגובה מגדיל את הטמפרטורה ומאיץ את מהירות התגובות הצדדיות, וכתוצאה מכך יעילות אתר נמוך ואיכות מוצר ירודה.

שיטת ממס; ידועה גם כשיטת ממס אורגני, היא מחולקת לשיטת לישה ושיטת slurry בהתאם לכמות הדילול התגובה. המאפיין העיקרי שלה הוא שתגובות האלקליזציה והאתרציה מתבצעות בתנאי ממס אורגני כמדיום התגובה (דילול) של. בדומה לתהליך התגובה של שיטת המים, שיטת הממס מורכבת גם משני שלבים של אלקליזציה ואתריזציה, אך מדיום התגובה של שני שלבים אלה שונה. היתרון בשיטת הממס הוא בכך שהיא משמיטה את תהליכי השריון האלקלי, לחיצה, ריסוק והזדקנות הגלומה בשיטת המים, והלקליזציה וההתרחשות מתבצעות כולם בכישוף; החיסרון הוא כי שליטת הטמפרטורה גרועה יחסית, ודרישות החלל גרועות יחסית. , עלות גבוהה יותר.