نظرًا لأن الموثق الرئيسي لمواد القطب السلبي القائم على الماء ، يتم استخدام منتجات CMC على نطاق واسع من قبل الشركات المصنعة للبطاريات المحلية والأجنبية. يمكن للكمية المثلى من الموثق الحصول على سعة بطارية كبيرة نسبيًا ، وعمر دورة طويلة ومقاومة داخلية منخفضة نسبيًا.
الموثق هو واحد من المواد الوظيفية المساعدة المهمة في بطاريات الليثيوم أيون. هذا هو المصدر الرئيسي للخصائص الميكانيكية للقطب بأكمله وله تأثير مهم على عملية إنتاج القطب والأداء الكهروكيميائي للبطارية. الموثق نفسه ليس له سعة ويحتل نسبة صغيرة جدًا في البطارية.
بالإضافة إلى الخواص اللاصقة للتجمعات العامة ، تحتاج مواد موثق قطب بطارية الليثيوم أيون أيضًا إلى أن تكون قادرة على تحمل تورم وتآكل المنحل بالكهرباء ، وكذلك تحمل التآكل الكهروكيميائي أثناء الشحن والتفريغ. يظل مستقرًا في نطاق الجهد العاملة ، لذلك لا يوجد العديد من مواد البوليمر التي يمكن استخدامها كملاعب كهربائية لبطاريات الليثيوم أيون.
هناك ثلاثة أنواع رئيسية من مجلدات بطارية الليثيوم أيون تستخدم على نطاق واسع في الوقت الحاضر: الفلورايد البوليفينيليدين (PVDF) ، مستحلب المطاط (SBR) الستايرين (SBR) وسليلوز كربوكسي ميثيل (CMC). بالإضافة إلى ذلك ، حمض البولي أكريليك (PAA) ، المجلدات القائمة على الماء مع polyacrylonitrile (PAN) و polyacrylate كمكونات رئيسية تشغل أيضًا سوقًا معينًا.
أربع خصائص لـ CMC على مستوى البطارية
نظرًا لضعف قابلية ذوبان الماء في بنية الحمض للليلووز الكربوكيميثيل ، من أجل تطبيقه بشكل أفضل ، فإن CMC هو مادة تستخدم على نطاق واسع في إنتاج البطارية.
نظرًا لأن الموثق الرئيسي لمواد القطب السلبي القائم على الماء ، يتم استخدام منتجات CMC على نطاق واسع من قبل الشركات المصنعة للبطاريات المحلية والأجنبية. يمكن للكمية المثلى من الموثق الحصول على سعة بطارية كبيرة نسبيًا ، وعمر دورة طويلة ومقاومة داخلية منخفضة نسبيًا.
الخصائص الأربع لـ CMC هي:
أولاً ، يمكن لـ CMC أن تجعل المنتج محببًا وذابًا للذوبان ، قابل للذوبان تمامًا في الماء ، دون الألياف والشوائب المجانية.
ثانياً ، تكون درجة الاستبدال موحدة وأن اللزوجة مستقرة ، والتي يمكن أن توفر لزوجة وتصاق مستقرة.
ثالثًا ، تنتج منتجات عالية النقاء مع محتوى أيون معدني منخفض.
رابعًا ، يتمتع المنتج بتوافق جيد مع SBR LaTex والمواد الأخرى.
لقد قام CMC Sodium Carboxymethyl Cellulose المستخدم في البطارية بتحسين تأثير استخدامه نوعيًا ، وفي الوقت نفسه يوفر له أداءً جيدًا ، مع تأثير الاستخدام الحالي.
دور CMC في البطاريات
CMC هو مشتق من الكربوكسي ميثيل من السليلوز ، والذي عادة ما يتم تحضيره عن طريق رد فعل السليلوز الطبيعي مع القلويات الكاوية وحمض أحادي كلورو أسيتيك ، ويتراوح وزنها الجزيئي من الآلاف إلى الملايين.
CMC هو مسحوق أصفر من أبيض إلى فاتح ، ومواد محبوطة أو ليفية ، والتي لها رطوبة قوية وذات سهولة في الماء. عندما يكون محايدًا أو قلويًا ، يكون المحلول سائلًا عاليًا. إذا تم تسخينه فوق 80 ℃ لفترة طويلة ، فستنخفض اللزوجة وستكون غير قابلة للذوبان في الماء. يتحول إلى اللون البني عندما يتم تسخينه إلى 190-205 درجة مئوية ، ويُجبر الكربون عند تسخينه إلى 235-248 درجة مئوية.
نظرًا لأن CMC لديها وظائف السماكة والترابط والاحتفاظ بالماء والاستحلاب والتعليق في المحلول المائي ، فإنه يستخدم على نطاق واسع في مجالات السيراميك والطعام ومستحضرات التجميل والطباعة والصباغة ، وصناعة الورق ، والمنسوجات ، والطلاءات ، والطب ، والطباعة السيرامية المتطورة ".
على وجه التحديد في البطارية ، تتمثل وظائف CMC في: تشتت المواد النشطة للقطب السلبي والعامل الموصل ؛ تأثير السماكة ومضاد للدراسة على ملاط القطب السلبي ؛ المساعدة في الترابط تثبيت أداء معالجة القطب والمساعدة في تحسين أداء دورة البطارية ؛ تحسين قوة قشر قطعة القطب ، إلخ.
أداء CMC واختياره
يمكن إضافة CMC عند جعل ملاط القطب أن يزيد من لزوجة الملاط ومنع الملاط من الاستقرار. سوف تحلل CMC أيونات الصوديوم والأنيونات في محلول مائي ، وسوف تنخفض لزوجة غراء CMC مع زيادة درجة الحرارة ، والتي من السهل امتصاص الرطوبة ولها مرونة سيئة.
يمكن أن تلعب CMC دورًا جيدًا للغاية في تشتت الجرافيت السلبي للقطب القطب. مع زيادة كمية CMC ، سوف تلتزم منتجات التحلل الخاصة بها بسطح جزيئات الجرافيت ، وستقوم جزيئات الجرافيت بصد بعضها البعض بسبب القوة الإلكتروستاتيكية ، مما يحقق تأثير تشتت جيد.
العيب الواضح لـ CMC هو أنه هش نسبيًا. إذا تم استخدام جميع CMC كطرق ، فسوف ينهار القطب السلبي الجرافيت أثناء عملية الضغط والقطع للقطعة القطب ، مما سيؤدي إلى فقدان مسحوق خطير. في الوقت نفسه ، تتأثر CMC بشكل كبير بنسبة مواد الإلكترود وقيمة الأس الهيدروجيني ، وقد تتساقط ورقة القطب أثناء الشحن والتفريغ ، مما يؤثر بشكل مباشر على سلامة البطارية.
في البداية ، كان الموثق المستخدم في تحريك القطب السلبي PVDF وغيرها من المجلدات القائمة على الزيت ، ولكن بالنظر إلى حماية البيئة وعوامل أخرى ، أصبح من السائد استخدام المجلدات القائمة على الماء للأقطاب السلبية.
الموثق المثالي غير موجود ، حاول اختيار الموثق الذي يلبي المعالجة البدنية والمتطلبات الكهروكيميائية. مع تطوير تكنولوجيا بطارية الليثيوم ، وكذلك مشكلات في التكلفة وحماية البيئة ، ستحل المجلدات المستندة إلى المياه في النهاية محل المجلدات القائمة على الزيت.
CMC عمليتين للتصنيع الرئيسية
وفقًا لوسائل الإعلام المختلفة للأثير ، يمكن تقسيم الإنتاج الصناعي لـ CMC إلى فئتين: الطريقة القائمة على الماء والطريقة القائمة على المذيبات. تسمى الطريقة التي تستخدم الماء كوسيط التفاعل طريقة متوسطة الماء ، والتي تستخدم لإنتاج CMC القلوية المتوسطة والمنخفضة الدرجة. تسمى طريقة استخدام المذيبات العضوية كوسيلة التفاعل طريقة المذيبات ، وهي مناسبة لإنتاج CMC المتوسطة والعالية الجودة. يتم تنفيذ هذين التفاعلين في سجن ، والذي ينتمي إلى عملية العجن وهو حاليًا الطريقة الرئيسية لإنتاج CMC.
طريقة متوسطة المياه: وهي عملية إنتاج صناعية سابقة ، وتتمثل الطريقة في رد فعل وكيل السليلوز القلوي وعامل الأثير في ظل ظروف القلويات الحرة والماء ، والتي تستخدم لإعداد منتجات CMC متوسطة ومنخفضة الدرجة ، مثل المنظفات وعوامل تحجيم النسيج. ميزة طريقة متوسطة المياه هي أن متطلبات المعدات بسيطة نسبيًا وأن التكلفة منخفضة ؛ العيب هو أنه نظرًا لعدم وجود كمية كبيرة من الوسط السائل ، فإن الحرارة الناتجة عن التفاعل تزيد من درجة الحرارة وتسريع سرعة التفاعلات الجانبية ، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة الأثير ونوعية المنتج الرديئة.
طريقة المذيب ؛ يُعرف أيضًا باسم طريقة المذيبات العضوية ، ويتم تقسيمه إلى طريقة العجن وطريقة الملاط وفقًا لمقدار رد الفعل. ميزةها الرئيسية هي أن تفاعلات القلوية والأثير يتم تنفيذها في ظل حالة المذيب العضوي كوسيلة تفاعل (مخففة) من. مثل عملية التفاعل لطريقة الماء ، تتكون طريقة المذيبات أيضًا من مرحلتين من القلوية والإيثرات ، لكن وسيط تفاعل هاتين المرحلتين مختلفان. تتمثل ميزة طريقة المذيبات في حذف عمليات نقع القلويات ، والضغط ، والسحق ، والشيخوخة المتأصلة في طريقة الماء ، ويتم كل شيء في القلوية والأثير في العجن ؛ العيب هو أن قابلية التحكم في درجة الحرارة سيئة نسبيًا ، ومتطلبات الفضاء سيئة نسبيًا. ، تكلفة أعلى.
وقت النشر: فبراير -14-2025