Penerapan CMC Binder pada Baterai

Dalam bidang teknologi baterai, pemilihan bahan pengikat memainkan peran penting dalam menentukan kinerja, stabilitas, dan umur panjang baterai.Karboksimetil selulosa (CMC), polimer yang larut dalam air yang berasal dari selulosa, telah muncul sebagai pengikat yang menjanjikan karena sifatnya yang luar biasa seperti kekuatan adhesi yang tinggi, kemampuan pembentukan film yang baik, dan kompatibilitas lingkungan.

Meningkatnya permintaan baterai berkinerja tinggi di berbagai industri, termasuk otomotif, elektronik, dan energi terbarukan, telah mendorong upaya penelitian ekstensif untuk mengembangkan bahan dan teknologi baterai baru. Di antara komponen utama baterai, pengikat memainkan peran penting dalam melumpuhkan bahan aktif ke pengumpul arus, memastikan siklus pengisian dan pengosongan yang efisien. Bahan pengikat tradisional seperti polivinilidena fluorida (PVDF) memiliki keterbatasan dalam hal dampak lingkungan, sifat mekanik, dan kompatibilitas dengan kimia baterai generasi berikutnya. Karboksimetil selulosa (CMC), dengan sifat uniknya, telah muncul sebagai bahan pengikat alternatif yang menjanjikan untuk meningkatkan kinerja dan keberlanjutan baterai.

1. Sifat Karboksimetil Selulosa (CMC):
CMC adalah turunan selulosa yang larut dalam air, polimer alami yang melimpah di dinding sel tanaman. Melalui modifikasi kimia, gugus karboksimetil (-CH2COOH) dimasukkan ke dalam tulang punggung selulosa, menghasilkan peningkatan kelarutan dan peningkatan sifat fungsional. Beberapa properti utama CMC yang relevan dengan penerapannya di

（1） baterai meliputi:

Kekuatan adhesi yang tinggi: CMC menunjukkan sifat perekat yang kuat, memungkinkannya mengikat bahan aktif secara efektif ke permukaan kolektor arus, sehingga meningkatkan stabilitas elektroda.
Kemampuan pembentukan film yang baik: CMC dapat membentuk film yang seragam dan padat pada permukaan elektroda, memfasilitasi enkapsulasi bahan aktif dan meningkatkan interaksi elektroda-elektrolit.
Kompatibilitas lingkungan: Sebagai polimer yang dapat terbiodegradasi dan tidak beracun yang berasal dari sumber terbarukan, CMC menawarkan keunggulan lingkungan dibandingkan bahan pengikat sintetis seperti PVDF.

2.Aplikasi CMC Binder pada Baterai:

（1） Fabrikasi Elektroda:

CMC umumnya digunakan sebagai pengikat dalam pembuatan elektroda untuk berbagai kimia baterai, termasuk baterai litium-ion (LIB), baterai natrium-ion (SIB), dan superkapasitor.
Dalam LIBs, CMC meningkatkan daya rekat antara bahan aktif (misalnya litium kobalt oksida, grafit) dan pengumpul arus (misalnya foil tembaga), sehingga meningkatkan integritas elektroda dan mengurangi delaminasi selama siklus.
Demikian pula, pada SIB, elektroda berbasis CMC menunjukkan peningkatan stabilitas dan kinerja siklus dibandingkan elektroda dengan pengikat konvensional.
Kemampuan pembentukan filmcmcmemastikan pelapisan bahan aktif yang seragam pada pengumpul arus, meminimalkan porositas elektroda dan meningkatkan kinetika transpor ion.

（2）Peningkatan Konduktivitas:

Meskipun CMC sendiri tidak konduktif, penggabungannya ke dalam formulasi elektroda dapat meningkatkan konduktivitas listrik elektroda secara keseluruhan.
Strategi seperti penambahan aditif konduktif (misalnya karbon hitam, graphene) bersama CMC telah diterapkan untuk mengurangi impedansi yang terkait dengan elektroda berbasis CMC.
Sistem pengikat hibrid yang menggabungkan CMC dengan polimer konduktif atau bahan nano karbon telah menunjukkan hasil yang menjanjikan dalam meningkatkan konduktivitas elektroda tanpa mengorbankan sifat mekanik.

3. Stabilitas Elektroda dan Kinerja Bersepeda:

CMC memainkan peran penting dalam menjaga stabilitas elektroda dan mencegah pelepasan atau aglomerasi bahan aktif selama siklus.
Fleksibilitas dan daya rekat kuat yang disediakan oleh CMC berkontribusi terhadap integritas mekanis elektroda, khususnya dalam kondisi tekanan dinamis selama siklus pengisian-pengosongan.
sifat hidrofilik CMC membantu mempertahankan elektrolit dalam struktur elektroda, memastikan transpor ion berkelanjutan dan meminimalkan pemudaran kapasitas selama siklus yang berkepanjangan.

4.Tantangan dan Perspektif Masa Depan:

Meskipun penerapan pengikat CMC pada baterai menawarkan keuntungan yang signifikan, terdapat beberapa tantangan dan peluang untuk perbaikan

（1）ada:

Peningkatan Konduktivitas: Penelitian lebih lanjut diperlukan untuk mengoptimalkan konduktivitas elektroda berbasis CMC, baik melalui formulasi pengikat inovatif atau kombinasi sinergis dengan aditif konduktif.
Kompatibilitas dengan Che Berenergi Tinggi

industri: Pemanfaatan CMC dalam kimia baterai baru dengan kepadatan energi tinggi, seperti baterai litium-sulfur dan litium-udara, memerlukan pertimbangan cermat terhadap stabilitas dan kinerja elektrokimianya.

（2）Skalabilitas dan Efektivitas Biaya:
Produksi elektroda berbasis CMC dalam skala industri harus layak secara ekonomi, sehingga memerlukan rute sintesis yang hemat biaya dan proses manufaktur yang terukur.

（3）Kelestarian Lingkungan:
Meskipun CMC menawarkan keunggulan lingkungan dibandingkan bahan pengikat konvensional, upaya untuk lebih meningkatkan keberlanjutan, seperti memanfaatkan sumber selulosa daur ulang atau mengembangkan elektrolit yang dapat terurai secara hayati, tetap diperlukan.

Karboksimetil selulosa (CMC)mewakili bahan pengikat serbaguna dan berkelanjutan dengan potensi besar untuk memajukan teknologi baterai. Kombinasi unik antara kekuatan perekat, kemampuan pembentukan film, dan kompatibilitas lingkungan menjadikannya pilihan menarik untuk meningkatkan kinerja dan stabilitas elektroda di berbagai kimia baterai. Upaya penelitian dan pengembangan berkelanjutan yang bertujuan untuk mengoptimalkan formulasi elektroda berbasis CMC, meningkatkan konduktivitas, dan mengatasi tantangan skalabilitas akan membuka jalan bagi penerapan CMC secara luas pada baterai generasi berikutnya, sehingga berkontribusi terhadap kemajuan teknologi energi ramah lingkungan.