Application du liant CMC dans les batteries

En tant que liant principal des matériaux d'électrodes négatifs à base d'eau, les produits CMC sont largement utilisés par les fabricants de batteries domestiques et étrangers. La quantité optimale de liant peut obtenir une capacité de batterie relativement importante, une durée de vie à cycle long et une résistance interne relativement faible.

Le liant est l'un des matériaux fonctionnels auxiliaires importants dans les batteries lithium-ion. C'est la principale source des propriétés mécaniques de l'ensemble de l'électrode et a un impact important sur le processus de production de l'électrode et les performances électrochimiques de la batterie. Le classeur lui-même n'a pas de capacité et occupe une très faible proportion dans la batterie.

En plus des propriétés adhésives des liants généraux, les matériaux de liant des électrodes de batterie lithium-ion doivent également être capables de résister à l'enflure et à la corrosion de l'électrolyte, ainsi que de résister à la corrosion électrochimique pendant la charge et la décharge. Il reste stable dans la plage de tension de travail, il n'y a donc pas beaucoup de matériaux en polymère qui peuvent être utilisés comme liants d'électrode pour les batteries lithium-ion.

Il existe trois principaux types de liants de batterie au lithium-ion qui sont largement utilisés actuellement: le fluorure de polyvinylidène (PVDF), l'émulsion en caoutchouc styrène-butadiène (SBR) et la carboxyméthyl-cellulose (CMC). De plus, l'acide polyacrylique (PAA), les liants à base d'eau avec du polyacrylonitrile (PAN) et du polyacrylate car les principaux composants occupent également un certain marché.

Quatre caractéristiques du CMC au niveau de la batterie

En raison de la mauvaise solubilité dans l'eau de la structure acide de la carboxyméthyl-cellulose, afin de mieux l'appliquer, le CMC est un matériau très largement utilisé dans la production de batterie.

En tant que liant principal des matériaux d'électrodes négatifs à base d'eau, les produits CMC sont largement utilisés par les fabricants de batteries domestiques et étrangers. La quantité optimale de liant peut obtenir une capacité de batterie relativement importante, une durée de vie à cycle long et une résistance interne relativement faible.

Les quatre caractéristiques de CMC sont:

Premièrement, le CMC peut rendre le produit hydrophile et soluble, complètement soluble dans l'eau, sans fibres et impuretés libres.

Deuxièmement, le degré de substitution est uniforme et la viscosité est stable, ce qui peut fournir une viscosité et une adhérence stables.

Troisièmement, produire des produits de haute pureté avec une faible teneur en ions métalliques.

Quatrièmement, le produit a une bonne compatibilité avec SBR Latex et d'autres matériaux.

La carboxyméthyl-cellulose de sodium CMC utilisée dans la batterie a amélioré qualitativement son effet d'utilisation et lui offre en même temps des performances à bonne utilisation, avec l'effet d'utilisation actuel.

Le rôle de CMC dans les batteries

Le CMC est un dérivé carboxyméthylé de la cellulose, qui est généralement préparé en réagissant à la cellulose naturelle avec de l'alcali caustique et de l'acide monochloroacétique, et son poids moléculaire varie de milliers à des milliers à des millions.

Le CMC est une substance blanche à jaune clair à jaune, granulaire ou fibreuse, qui a une forte hygroscopicité et est facilement soluble dans l'eau. Lorsqu'il est neutre ou alcalin, la solution est un liquide à haute viscosité. S'il est chauffé au-dessus de 80 ℃ pendant longtemps, la viscosité diminuera et elle sera insoluble dans l'eau. Il devient brun lorsqu'il est chauffé à 190-205 ° C et carbonise lorsqu'il est chauffé à 235-248 ° C.

Étant donné que CMC a les fonctions d'épaississement, de liaison, de rétention d'eau, d'émulsification et de suspension en solution aqueuse, il est largement utilisé dans les domaines de la céramique, de la nourriture, des cosmétiques, de l'impression et de la teinture, de la fabrication de papier, des textiles, des revêtements, des adhésifs et des médicaments, de la céramique industrielle et de la gluatodium industriels à environ 7%.

Plus précisément dans la batterie, les fonctions de CMC sont: dispersant le matériau actif de l'électrode négative et l'agent conducteur; Effet d'épaississement et d'anti-sédimentation sur la suspension d'électrode négative; aider le lien; stabiliser les performances de traitement de l'électrode et aider à améliorer les performances du cycle de la batterie; Améliorez la résistance à la pelure du poteau, etc.

Performances et sélection CMC

L'ajout de CMC lors de la fabrication de la suspension d'électrode peut augmenter la viscosité de la suspension et empêcher la suspension de s'installer. Le CMC décomposera les ions sodium et les anions en solution aqueuse, et la viscosité de la colle CMC diminuera avec l'augmentation de la température, ce qui est facile à absorber l'humidité et a une mauvaise élasticité.

Le CMC peut jouer un très bon rôle dans la dispersion de l'électrode négative graphite. À mesure que la quantité de CMC augmente, ses produits de décomposition adhèrent à la surface des particules de graphite, et les particules de graphite se repousseront en raison de la force électrostatique, réalisant un bon effet de dispersion.

L'inconvénient évident du CMC est qu'il est relativement cassant. Si tout le CMC est utilisé comme liant, l'électrode négative en graphite s'effondrera pendant le processus de pressage et de coupe de la pièce du poteau, ce qui entraînera une grave perte de poudre. Dans le même temps, le CMC est considérablement affecté par le rapport des matériaux d'électrode et de la valeur du pH, et la feuille d'électrode peut se fissurer pendant la charge et la décharge, ce qui affecte directement la sécurité de la batterie.

Initialement, le liant utilisé pour l'agitation négative des électrodes était le PVDF et d'autres liants à base d'huile, mais compte tenu de la protection de l'environnement et d'autres facteurs, il est devenu courant pour utiliser des liants à base d'eau pour des électrodes négatives.

Le classeur parfait n'existe pas, essayez de choisir un classeur qui répond au traitement physique et aux exigences électrochimiques. Avec le développement de la technologie des batteries au lithium, ainsi que des problèmes de coût et de protection de l'environnement, les liants à base d'eau remplaceront éventuellement les liants à base d'huile.

CMC deux principaux processus de fabrication

Selon différents milieux d'éthérification, la production industrielle de CMC peut être divisée en deux catégories: méthode basée sur l'eau et méthode basée sur le solvant. La méthode utilisant l'eau comme milieu de réaction est appelée la méthode du milieu d'eau, qui est utilisée pour produire du milieu alcalin et du CMC de bas grade. La méthode d'utilisation du solvant organique comme milieu de réaction est appelée méthode de solvant, qui convient à la production de CMC moyen et à grade de grade. Ces deux réactions sont effectuées dans un pétrin, qui appartient au processus de pétrissage et est actuellement la principale méthode de production de CMC.

Méthode du milieu de l'eau: Processus de production industriel antérieur, la méthode consiste à réagir à l'agent de cellulose alcaline et d'éthérification dans les conditions d'alcali et d'eau libres, qui est utilisé pour préparer des produits CMC moyens et de bas grade, tels que les détergents et les agents de dimensionnement textile attendent. L'avantage de la méthode du milieu d'eau est que les exigences de l'équipement sont relativement simples et que le coût est faible; L'inconvénient est qu'en raison de l'absence d'une grande quantité de milieu liquide, la chaleur générée par la réaction augmente la température et accélère la vitesse des réactions secondaires, entraînant une faible efficacité d'éthérification et une mauvaise qualité du produit.

Méthode de solvant; Également connu sous le nom de méthode de solvant organique, il est divisé en méthode de pétrissage et méthode de suspension en fonction de la quantité de diluant de réaction. Sa principale caractéristique est que les réactions d'alcalisation et d'éthérification sont réalisées à l'état d'un solvant organique comme milieu de réaction (diluant) de. Comme le processus de réaction de la méthode de l'eau, la méthode du solvant se compose également de deux étapes d'alcalisation et d'éthérification, mais le milieu de réaction de ces deux étapes est différent. L'avantage de la méthode du solvant est qu'il omet les processus de trempage, de pressage, d'écrasement et de vieillissement des alcalins inhérents à la méthode de l'eau, et l'alcalisation et l'éthérification sont toutes réalisées dans le pétrin; L'inconvénient est que la contrôlabilité de la température est relativement médiocre et que les exigences de l'espace sont relativement médiocres. , coût plus élevé.