استفاده از اتصال CMC در باتری ها

در حوزه فناوری باتری ، انتخاب مواد اتصال دهنده نقش مهمی در تعیین عملکرد ، پایداری و ماندگاری باتری دارد.کربوکسی متیل سلولز (CMC)، یک پلیمر محلول در آب که از سلولز حاصل می شود ، به دلیل خاصیت استثنایی آن مانند قدرت چسبندگی بالا ، توانایی خوب تشکیل فیلم و سازگاری با محیط زیست به عنوان یک اتصال دهنده امیدوار ظاهر شده است.

تقاضای فزاینده برای باتری های با کارایی بالا در صنایع مختلف از جمله خودرو ، الکترونیک و انرژی تجدید پذیر ، تلاش های تحقیقاتی گسترده ای را برای توسعه مواد و فن آوری های جدید باتری ایجاد کرده است. در میان مؤلفه های اصلی یک باتری ، این اتصال نقش مهمی در بیحرکتی کردن مواد فعال بر روی جمع کننده فعلی دارد و از چرخه کارآمد و چرخه تخلیه اطمینان می دهد. اتصال دهنده های سنتی مانند پلی وینیلیدن فلوراید (PVDF) از نظر اثرات محیطی ، خصوصیات مکانیکی و سازگاری با شیمیایی باتری نسل بعدی محدودیت هایی دارند. کربوکسی متیل سلولز (CMC) ، با خصوصیات منحصر به فرد خود ، به عنوان یک ماده اتصال دهنده جایگزین امیدوارکننده برای بهبود عملکرد باتری و پایداری ظاهر شده است.

1.Properties of Carboxymethyl Cellulose (CMC):
CMC یک مشتق محلول در آب سلولز است ، یک پلیمر طبیعی در دیواره های سلول گیاهی فراوان است. از طریق اصلاح شیمیایی ، گروه های کربوکسی متیل (-CH2COOH) به ستون فقرات سلولز وارد می شوند و در نتیجه حلالیت افزایش یافته و خصوصیات عملکردی بهبود می یابد. برخی از خصوصیات کلیدی CMC مربوط به کاربرد آن در

（1） باتری ها عبارتند از:

استحکام چسبندگی بالا: CMC خصوصیات چسبنده ای قوی را نشان می دهد ، و این امکان را برای اتصال موثر مواد فعال به سطح جمع کننده فعلی فراهم می کند ، در نتیجه پایداری الکترود را بهبود می بخشد.
توانایی خوب شکل گیری فیلم: CMC می تواند فیلم های یکنواخت و متراکم را در سطوح الکترود تشکیل دهد ، تسهیل در محاصره مواد فعال و تقویت تعامل الکترود-الکترولیت.
سازگاری محیطی: CMC به عنوان یک پلیمر زیست تخریب پذیر و غیر سمی که از منابع تجدید پذیر حاصل می شود ، مزایای محیطی را نسبت به اتصال دهنده های مصنوعی مانند PVDF ارائه می دهد.

2. برنامه اتصال CMC در باتری ها:

（1） ساخت الکترود:

CMC معمولاً به عنوان اتصال دهنده در ساخت الکترودها برای شیمیایی مختلف باتری ، از جمله باتری های لیتیوم یون (LIB) ، باتری های یون سدیم (SIB) و ابررسانا استفاده می شود.
در LIBS ، CMC چسبندگی بین مواد فعال (به عنوان مثال ، اکسید کبالت لیتیوم ، گرافیت) و جمع کننده فعلی (به عنوان مثال ، فویل مس) را بهبود می بخشد و منجر به افزایش یکپارچگی الکترود و کاهش لایه بندی در طول دوچرخه سواری می شود.
به طور مشابه ، در SIBS ، الکترودهای مبتنی بر CMC در مقایسه با الکترودهای با اتصال دهنده های معمولی ، ثبات و عملکرد دوچرخه سواری را بهبود می بخشند.
توانایی فیلم سازیCMCپوشش یکنواخت مواد فعال را بر روی جمع کننده فعلی ، به حداقل رساندن تخلخل الکترود و بهبود سینتیک حمل و نقل یون تضمین می کند.

（2） تقویت هدایت:

در حالی که CMC خود رسانا نیست ، ترکیب آن در فرمولاسیون الکترود می تواند هدایت الکتریکی کلی الکترود را تقویت کند.
استراتژی هایی مانند افزودن مواد افزودنی رسانا (به عنوان مثال ، کربن سیاه ، گرافن) در کنار CMC برای کاهش امپدانس مرتبط با الکترودهای مبتنی بر CMC استفاده شده است.
سیستم های چسباننده ترکیبی ترکیبی از CMC با پلیمرهای رسانا یا نانومواد کربن نتایج امیدوار کننده ای در بهبود هدایت الکترود بدون قربانی کردن خواص مکانیکی نشان داده اند.

3. ثبات الکتریک و عملکرد دوچرخه سواری:

CMC نقش مهمی در حفظ پایداری الکترود و جلوگیری از جدا شدن مواد فعال یا تجمع در طول دوچرخه سواری ایفا می کند.
انعطاف پذیری و چسبندگی قوی ارائه شده توسط CMC به یکپارچگی مکانیکی الکترودها ، به ویژه در شرایط تنش پویا در طول چرخه بار تخلیه کمک می کند.
ماهیت آبگریز CMC به حفظ الکترولیت در ساختار الکترود ، اطمینان از حمل و نقل پایدار یون و به حداقل رساندن ظرفیت محو شدن در دوچرخه سواری طولانی مدت کمک می کند.

4. چلنج ها و دیدگاه های آینده:

در حالی که استفاده از اتصال CMC در باتری ها مزایای قابل توجهی را ارائه می دهد ، چندین چالش و فرصت برای بهبود

（1） وجود دارد:

هدایت پیشرفته: تحقیقات بیشتری برای بهینه سازی هدایت الکترودهای مبتنی بر CMC ، یا از طریق فرمولاسیون های نوآورانه یا ترکیبات هم افزایی با مواد افزودنی رسانا مورد نیاز است.
سازگاری با انرژی بالا CHE

MOSTRIES: استفاده از CMC در شیمی درمانی باتری در حال ظهور با تراکم انرژی زیاد ، مانند باتری های لیتیوم-سولفور و لیتیوم هوا ، نیاز به بررسی دقیق پایداری و عملکرد الکتروشیمیایی دارد.

（2） مقیاس پذیری و مقرون به صرفه بودن:
تولید در مقیاس صنعتی الکترودهای مبتنی بر CMC باید از نظر اقتصادی مناسب باشد و مسیرهای سنتز مقرون به صرفه و فرآیندهای تولید مقیاس پذیر را ضروری می کند.

（3） پایداری محیط زیست:
در حالی که CMC مزایای زیست محیطی را نسبت به اتصال دهنده های معمولی ارائه می دهد ، تلاش برای تقویت بیشتر پایداری ، مانند استفاده از منابع سلولز بازیافت شده یا توسعه الکترولیت های زیست تخریب پذیر ، ضروری است.

کربوکسی متیل سلولز (CMC)نمایانگر یک ماده اتصال دهنده همه کاره و پایدار با پتانسیل عظیم برای پیشرفت فناوری باتری است. ترکیب منحصر به فرد آن از قدرت چسب ، توانایی شکل گیری فیلم و سازگاری با محیط زیست ، آن را به یک انتخاب جذاب برای تقویت عملکرد الکترود و پایداری در طیف وسیعی از شیمی درمانی باتری تبدیل می کند. ادامه تلاش های تحقیق و توسعه با هدف بهینه سازی فرمولاسیون الکترود مبتنی بر CMC ، بهبود هدایت و پرداختن به چالش های مقیاس پذیری ، راه را برای پذیرش گسترده CMC در باتری های نسل بعدی هموار می کند و به پیشرفت فن آوری های انرژی پاک کمک می کند.