CMC rišiklio pritaikymas baterijose

Akumuliatoriaus technologijos srityje rišiklio medžiagos pasirinkimas vaidina svarbų vaidmenį nustatant akumuliatoriaus našumą, stabilumą ir ilgaamžiškumą.Karboksimetil celiuliozė (CMC), vandenyje tirpus polimeras, gautas iš celiuliozės, atsirado kaip perspektyvus segtuvas dėl savo išskirtinių savybių, tokių kaip didelis sukibimo stiprumas, geras plėvelės formavimo gebėjimas ir aplinkos suderinamumas.

Didėjanti aukštos kokybės baterijų paklausa įvairiose pramonės šakose, įskaitant automobilių, elektroniką ir atsinaujinančią energiją, paskatino dideles tyrimų pastangas kurti naujas akumuliatorių medžiagas ir technologijas. Tarp pagrindinių akumuliatoriaus komponentų segtuvas vaidina lemiamą vaidmenį imobilizuojant aktyvias medžiagas į dabartinį kolektorių, užtikrinant efektyvų įkrovos ir iškrovos ciklus. Tradiciniai rišikliai, tokie kaip polivinilideno fluoridas (PVDF), turi apribojimus, susijusius su poveikiu aplinkai, mechaninėms savybėms ir suderinamumui su naujos kartos akumuliatorių chemijomis. Karboksimetil celiuliozė (CMC), pasižyminti savo unikaliomis savybėmis, tapo perspektyvia alternatyvia rišamosios medžiaga, skirta pagerinti akumuliatoriaus našumą ir tvarumą.

1. Karboksimetil celiuliozės (CMC) savybės:
CMC yra vandenyje tirpus celiuliozės darinys, natūralus polimeras, gausus augalų ląstelių sienose. Atliekant cheminį modifikaciją, į celiuliozės stuburą įvedamos karboksimetilo grupės (-Ch2COOH), todėl padidėja tirpumas ir patobulintos funkcinės savybės. Kai kurios pagrindinės CMC savybės, susijusios su jo taikymu

（1） Baterijose yra:

Didelis sukibimo stipris: CMC pasižymi stipriomis klijavimo savybėmis, leidžiančiomis jį efektyviai surišti aktyvias medžiagas prie dabartinio kolektoriaus paviršiaus, taip pagerindamas elektrodo stabilumą.
Geras plėvelės formavimo gebėjimas: CMC gali sudaryti vienodas ir tankias plėveles ant elektrodų paviršių, palengvindamas aktyviųjų medžiagų kapsuliaciją ir sustiprinant elektrodų elektrodų sąveiką.
Aplinkos suderinamumas: Kaip biologiškai skaidrus ir netoksiškas polimeras, gautas iš atsinaujinančių šaltinių, CMC siūlo aplinkos pranašumus, palyginti su sintetiniais rišikliais, tokiais kaip PVDF.

2. CMC rišiklio pritaikymas baterijose:

（1） Elektrodo gamyba:

CMC dažniausiai naudojamas kaip segtuvas gaminant elektrodus įvairioms akumuliatorių chemijoms, įskaitant ličio jonų baterijas (LIBS), natrio jonų baterijas (SIB) ir superkondensatorius.
LIBS CMC pagerina adheziją tarp aktyviosios medžiagos (pvz., Ličio kobalto oksido, grafito) ir dabartinio kolektoriaus (pvz.
Panašiai SIBS, CMC pagrįsti elektrodai rodo pagerintą stabilumą ir dviračių sporto efektyvumą, palyginti su elektrodais su įprastais rišikliais.
Filmo formavimo sugebėjimasCMCUžtikrina vienodą aktyvių medžiagų padengimą dabartiniame kolektoriuje, sumažinant elektrodų poringumą ir pagerinant jonų transportavimo kinetiką.

（2） Laidumo patobulinimas:

Nors pats CMC nėra laidus, jo įtraukimas į elektrodų kompozicijas gali sustiprinti bendrą elektrodo elektrinį laidumą.
Tokios strategijos kaip laidžių priedų pridėjimas (pvz.
Hibridinės segtuvų sistemos, sujungusios CMC su laidžiais polimerais ar anglies nanomedžiagomis, parodė daug žadančių rezultatų pagerinti elektrodų laidumą neprarandant mechaninių savybių.

3.elektrodinis stabilumas ir dviračių sportas:

CMC vaidina lemiamą vaidmenį palaikant elektrodų stabilumą ir užkirsti kelią aktyviosios medžiagos atsiribojimui ar aglomeracijai ciklo metu.
CMC teikiamas lankstumas ir tvirtas sukibimas prisideda prie mechaninio elektrodų vientisumo, ypač esant dinaminėms įtempių sąlygoms įkrovimo ciklų metu.
Hidrofilinis CMC pobūdis padeda išlaikyti elektrolio struktūrą elektrolitą, užtikrinant ilgalaikį jonų transportavimą ir mažinant pajėgumą, išnykus ilgą ciklą.

4.Kalgiai ir ateities perspektyvos:

Nors „CMC Binder“ taikymas baterijose suteikia didelių pranašumų, keli iššūkiai ir tobulinimo galimybės

（1） egzistuoja:

Patobulintas laidumas: Norint optimizuoti CMC pagrįstų elektrodų laidumą, reikia atlikti papildomus tyrimus, naudojant novatoriškas rišiklio kompozicijas arba sinergetinius derinius su laidžiais priedais.
Suderinamumas su didelės energijos che

PRISTATYMAI: CMC panaudojimas kylančiose akumuliatorių chemijose, turinčiose didelį energijos tankį, pavyzdžiui, ličio sulčių ir ličio-oro baterijas, reikalauja atidžiai apsvarstyti jo stabilumą ir elektrocheminį našumą.

（2） mastelio keitimas ir ekonominis efektyvumas:
Pramoninio masto CMC pagrindu pagamintų elektrodų gamyba turi būti ekonomiškai perspektyvi, todėl reikia ekonomiškai efektyvių sintezės maršrutų ir keičiamų gamybos procesų.

（3） Aplinkos tvarumas:
Nors CMC siūlo aplinkos pranašumus, palyginti su įprastais rišikliais, reikia pateisinti pastangas toliau sustiprinti tvarumą, pavyzdžiui, panaudoti perdirbtus celiuliozės šaltinius ar besivystantiems biologiškai skaidomiems elektrolitams.

Karboksimetil celiuliozė (CMC)Atspindi universalią ir tvarią rišiklio medžiagą, turinčią didžiulį potencialą tobulinti akumuliatorių technologiją. Unikalus klijų stiprumo, filmo formavimo galimybių ir aplinkos suderinamumo derinys tampa patraukliu pasirinkimu, norint padidinti elektrodų našumą ir stabilumą įvairiose akumuliatorių chemijose. Tęstinės tyrimų ir plėtros pastangos, kuriomis siekiama optimizuoti CMC pagrįstų elektrodų kompozicijas, gerinant laidumą ir sprendžiant mastelio iššūkius, sudarys kelią plačiai paplitusiam CMC priėmimui naujos kartos akumuliatoriuose, prisidedant prie švarios energijos technologijų tobulinimo.