बैटरी में सीएमसी बाइंडर का अनुप्रयोग

पानी-आधारित नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के मुख्य बाइंडर के रूप में, सीएमसी उत्पादों का व्यापक रूप से घरेलू और विदेशी बैटरी निर्माताओं द्वारा उपयोग किया जाता है। बाइंडर की इष्टतम मात्रा अपेक्षाकृत बड़ी बैटरी क्षमता, लंबे चक्र जीवन और अपेक्षाकृत कम आंतरिक प्रतिरोध प्राप्त कर सकती है।

बाइंडर लिथियम-आयन बैटरी में महत्वपूर्ण सहायक कार्यात्मक सामग्री में से एक है। यह पूरे इलेक्ट्रोड के यांत्रिक गुणों का मुख्य स्रोत है और इलेक्ट्रोड की उत्पादन प्रक्रिया और बैटरी के इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। बांधने की मशीन में कोई क्षमता नहीं है और बैटरी में बहुत कम अनुपात है।

सामान्य बाइंडरों के चिपकने वाले गुणों के अलावा, लिथियम-आयन बैटरी इलेक्ट्रोड बाइंडर सामग्री भी इलेक्ट्रोलाइट की सूजन और जंग का सामना करने में सक्षम होने की आवश्यकता है, साथ ही चार्ज और डिस्चार्ज के दौरान इलेक्ट्रोकेमिकल जंग का सामना करना पड़ता है। यह काम करने वाले वोल्टेज रेंज में स्थिर रहता है, इसलिए कई बहुलक सामग्री नहीं हैं जिनका उपयोग लिथियम-आयन बैटरी के लिए इलेक्ट्रोड बाइंडर्स के रूप में किया जा सकता है।

लिथियम-आयन बैटरी बाइंडर्स के तीन मुख्य प्रकार हैं जो वर्तमान में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं: पॉलीविनाइलिडीन फ्लोराइड (पीवीडीएफ), स्टाइरीन-ब्यूटैडीन रबर (एसबीआर) इमल्शन और कार्बोक्सिमेथाइल सेल्यूलोज (सीएमसी)। इसके अलावा, पॉलीएक्रिलिक एसिड (पीएए), पॉलीएक्रिलोनिट्राइल (पैन) के साथ पानी-आधारित बाइंडर्स और पॉलीएक्रिलेट के रूप में मुख्य घटक भी एक निश्चित बाजार पर कब्जा कर लेते हैं।

बैटरी-स्तरीय सीएमसी की चार विशेषताएं

कार्बोक्सिमेथाइल सेल्यूलोज की एसिड संरचना की खराब पानी की घुलनशीलता के कारण, इसे बेहतर ढंग से लागू करने के लिए, सीएमसी बैटरी उत्पादन में एक बहुत व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली सामग्री है।

पानी-आधारित नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री के मुख्य बाइंडर के रूप में, सीएमसी उत्पादों का व्यापक रूप से घरेलू और विदेशी बैटरी निर्माताओं द्वारा उपयोग किया जाता है। बाइंडर की इष्टतम मात्रा अपेक्षाकृत बड़ी बैटरी क्षमता, लंबे चक्र जीवन और अपेक्षाकृत कम आंतरिक प्रतिरोध प्राप्त कर सकती है।

सीएमसी की चार विशेषताएं हैं:

सबसे पहले, सीएमसी उत्पाद हाइड्रोफिलिक और घुलनशील बना सकता है, पूरी तरह से पानी में घुलनशील, मुफ्त फाइबर और अशुद्धियों के बिना।

दूसरा, प्रतिस्थापन की डिग्री एक समान है और चिपचिपापन स्थिर है, जो स्थिर चिपचिपाहट और आसंजन प्रदान कर सकता है।

तीसरा, कम धातु आयन सामग्री के साथ उच्च शुद्धता वाले उत्पादों का उत्पादन करें।

चौथा, उत्पाद में एसबीआर लेटेक्स और अन्य सामग्रियों के साथ अच्छी संगतता है।

बैटरी में उपयोग किए जाने वाले CMC सोडियम कार्बोक्सिमेथाइल सेल्यूलोज ने गुणात्मक रूप से इसके उपयोग के प्रभाव में सुधार किया है, और साथ ही साथ यह वर्तमान उपयोग प्रभाव के साथ, यह अच्छा उपयोग प्रदर्शन प्रदान करता है।

बैटरी में सीएमसी की भूमिका

CMC सेल्यूलोज का एक कार्बोक्सिमेथिलेटेड व्युत्पन्न है, जो आमतौर पर कास्टिक क्षार और मोनोक्लोरोसेटिक एसिड के साथ प्राकृतिक सेल्यूलोज को प्रतिक्रिया करके तैयार किया जाता है, और इसका आणविक भार हजारों से लाखों तक होता है।

सीएमसी एक सफेद से हल्के पीले पाउडर, दानेदार या रेशेदार पदार्थ है, जिसमें मजबूत हाइग्रोस्कोपिसिटी होती है और आसानी से पानी में घुलनशील होती है। जब यह तटस्थ या क्षारीय होता है, तो समाधान एक उच्च-चिपचिपापन तरल होता है। यदि इसे लंबे समय तक 80 ℃ से ऊपर गर्म किया जाता है, तो चिपचिपाहट कम हो जाएगी और यह पानी में अघुलनशील होगा। 190-205 डिग्री सेल्सियस तक गर्म होने पर यह भूरा हो जाता है, और 235-248 डिग्री सेल्सियस पर गर्म होने पर कार्बोइजेशन।

क्योंकि सीएमसी में जलीय घोल में मोटा होने, बॉन्डिंग, पानी की प्रतिधारण, पायसीकरण और निलंबन के कार्य हैं, इसका व्यापक रूप से सिरेमिक, भोजन, सौंदर्य प्रसाधन, मुद्रण और रंगाई के क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है, पपेरमैकिंग, पेपरमैकिंग, वस्त्र, कोटिंग्स, चिपकने और चिकित्सा, उच्च-अंत सेरामिक्स और लिथियम बैटरी के लिए लगभग 7%, "

विशेष रूप से बैटरी में, सीएमसी के कार्य हैं: नकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय सामग्री और प्रवाहकीय एजेंट को फैलाने वाले; नकारात्मक इलेक्ट्रोड घोल पर मोटा होना और एंटी-सेडिमेंटेशन प्रभाव; बॉन्डिंग की सहायता करना; इलेक्ट्रोड के प्रसंस्करण प्रदर्शन को स्थिर करना और बैटरी चक्र प्रदर्शन में सुधार करने में मदद करना; पोल पीस की छील ताकत में सुधार, आदि।

सीएमसी प्रदर्शन और चयन

इलेक्ट्रोड घोल बनाने पर सीएमसी को जोड़ने से घोल की चिपचिपाहट बढ़ सकती है और घोल को बसने से रोक सकता है। सीएमसी जलीय घोल में सोडियम आयनों और आयनों को विघटित करेगा, और सीएमसी गोंद की चिपचिपाहट तापमान में वृद्धि के साथ कम हो जाएगी, जो नमी को अवशोषित करना आसान है और इसमें खराब लोच है।

CMC नकारात्मक इलेक्ट्रोड ग्रेफाइट के फैलाव में बहुत अच्छी भूमिका निभा सकता है। जैसे -जैसे सीएमसी की मात्रा बढ़ती है, इसके अपघटन उत्पाद ग्रेफाइट कणों की सतह का पालन करेंगे, और ग्रेफाइट कण इलेक्ट्रोस्टैटिक बल के कारण एक -दूसरे को पीछे छोड़ देंगे, एक अच्छा फैलाव प्रभाव प्राप्त करेंगे।

सीएमसी का स्पष्ट नुकसान यह है कि यह अपेक्षाकृत भंगुर है। यदि सभी सीएमसी का उपयोग बाइंडर के रूप में किया जाता है, तो ग्रेफाइट नकारात्मक इलेक्ट्रोड पोल के टुकड़े के दबाव और काटने की प्रक्रिया के दौरान ढह जाएगा, जिससे गंभीर पाउडर नुकसान होगा। इसी समय, सीएमसी इलेक्ट्रोड सामग्री और पीएच मान के अनुपात से बहुत प्रभावित होता है, और इलेक्ट्रोड शीट चार्जिंग और डिस्चार्जिंग के दौरान दरार कर सकती है, जो सीधे बैटरी की सुरक्षा को प्रभावित करती है।

प्रारंभ में, नकारात्मक इलेक्ट्रोड सरगर्मी के लिए उपयोग की जाने वाली बांधने की मशीन पीवीडीएफ और अन्य तेल-आधारित बाइंडर्स थी, लेकिन पर्यावरण संरक्षण और अन्य कारकों को देखते हुए, यह नकारात्मक इलेक्ट्रोड के लिए पानी-आधारित बाइंडरों का उपयोग करने के लिए मुख्यधारा बन गया है।

सही बाइंडर मौजूद नहीं है, एक बांधने की मशीन चुनने की कोशिश करें जो भौतिक प्रसंस्करण और विद्युत रासायनिक आवश्यकताओं को पूरा करता है। लिथियम बैटरी प्रौद्योगिकी, साथ ही लागत और पर्यावरण संरक्षण के मुद्दों के विकास के साथ, पानी-आधारित बाइंडर्स अंततः तेल-आधारित बाइंडरों को बदल देंगे।

सीएमसी दो प्रमुख विनिर्माण प्रक्रियाएं

विभिन्न ईथरिफिकेशन मीडिया के अनुसार, सीएमसी के औद्योगिक उत्पादन को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: जल-आधारित विधि और विलायक-आधारित विधि। प्रतिक्रिया माध्यम के रूप में पानी का उपयोग करने वाली विधि को जल मध्यम विधि कहा जाता है, जिसका उपयोग क्षारीय मध्यम और निम्न-ग्रेड सीएमसी का उत्पादन करने के लिए किया जाता है। प्रतिक्रिया माध्यम के रूप में कार्बनिक विलायक का उपयोग करने की विधि को विलायक विधि कहा जाता है, जो मध्यम और उच्च-ग्रेड सीएमसी के उत्पादन के लिए उपयुक्त है। इन दो प्रतिक्रियाओं को एक गुना में किया जाता है, जो सानना प्रक्रिया से संबंधित है और वर्तमान में सीएमसी के उत्पादन के लिए मुख्य विधि है।

जल मध्यम विधि: एक पहले की औद्योगिक उत्पादन प्रक्रिया, विधि मुक्त क्षार और पानी की शर्तों के तहत क्षार सेल्यूलोज और ईथरिफिकेशन एजेंट पर प्रतिक्रिया करने के लिए है, जिसका उपयोग मध्यम और निम्न-श्रेणी के सीएमसी उत्पादों को तैयार करने के लिए किया जाता है, जैसे कि डिटर्जेंट और कपड़ा साइज़िंग एजेंट प्रतीक्षा करते हैं। जल मध्यम विधि का लाभ यह है कि उपकरण की आवश्यकताएं अपेक्षाकृत सरल हैं और लागत कम है; नुकसान यह है कि बड़ी मात्रा में तरल माध्यम की कमी के कारण, प्रतिक्रिया से उत्पन्न गर्मी तापमान को बढ़ाती है और साइड प्रतिक्रियाओं की गति को तेज करती है, जिसके परिणामस्वरूप कम ईथरिफिकेशन दक्षता और खराब उत्पाद की गुणवत्ता होती है।

विलायक विधि; कार्बनिक विलायक विधि के रूप में भी जाना जाता है, यह प्रतिक्रिया की मात्रा के अनुसार सानना विधि और घोल विधि में विभाजित है। इसकी मुख्य विशेषता यह है कि क्षारीकरण और ईथरिफिकेशन प्रतिक्रियाओं को एक कार्बनिक विलायक की स्थिति के तहत प्रतिक्रिया माध्यम (मंदक) के रूप में किया जाता है। पानी की विधि की प्रतिक्रिया प्रक्रिया की तरह, विलायक विधि में क्षारीकरण और ईथरिफिकेशन के दो चरण भी होते हैं, लेकिन इन दो चरणों की प्रतिक्रिया माध्यम अलग है। विलायक विधि का लाभ यह है कि यह पानी की विधि में निहित अल्कली भिगोने, दबाने, कुचलने और उम्र बढ़ने की प्रक्रियाओं को छोड़ देता है, और क्षारीकरण और ईथरिफिकेशन सभी को चाकू में ले जाया जाता है; नुकसान यह है कि तापमान नियंत्रणीयता अपेक्षाकृत खराब है, और अंतरिक्ष की आवश्यकताएं अपेक्षाकृत खराब हैं। , उच्च लागत।