CMC saistvielas pielietojums baterijās

Akumulatora tehnoloģijas jomā saistvielu materiāla izvēlei ir kritiska loma akumulatora veiktspējas, stabilitātes un ilgmūžības noteikšanā.Karboksimetilceluloze (CMC), ar ūdeni šķīstošs polimērs, kas iegūts no celulozes, ir kļuvis par daudzsološu saistvielu, ņemot vērā tā ārkārtas īpašības, piemēram, augstu saķeri, labu plēvju veidošanas spēju un vides savietojamību.

Pieaugošais pieprasījums pēc augstas veiktspējas baterijām dažādās nozarēs, ieskaitot automobiļu, elektroniku un atjaunojamo enerģiju, ir veicinājis plašus pētījumu centienus, lai izstrādātu jaunus akumulatoru materiālus un tehnoloģijas. Starp galvenajiem akumulatora komponentiem saistvielai ir izšķiroša loma aktīvo materiālu imobilizēšanā uz pašreizējā kolektora, nodrošinot efektīvus uzlādes un izlādes ciklus. Tradicionālajām saistvielām, piemēram, polivinilidēna fluorīdam (PVDF), ir ierobežojumi ietekmes uz vidi, mehāniskajām īpašībām un savietojamībai ar nākamās paaudzes akumulatora ķīmijām. Karboksimetilgruoloze (CMC) ar tās unikālajām īpašībām ir parādījusies kā daudzsološs alternatīvs saistvielas materiāls akumulatora veiktspējas un ilgtspējības uzlabošanai.

1. karboksimetilcelulozes (CMC) īssavienojums:
CMC ir ūdenī šķīstošs celulozes atvasinājums, dabisks polimērs, kas ir bagātīgs augu šūnu sienās. Ar ķīmisko modifikāciju celulozes mugurkaulā tiek ievadītas karboksimetilgrupas (-CH2COOH), kā rezultātā tiek pastiprināta šķīdība un uzlabotas funkcionālās īpašības. Dažas galvenās CMC īpašības, kas attiecas uz tā piemērošanu

（1） Baterijas ietver:

Augsta adhēzijas stiprība: CMC piemīt spēcīgas līmēšanas īpašības, ļaujot tai efektīvi saistīt aktīvos materiālus ar strāvas kolektora virsmas, tādējādi uzlabojot elektrodu stabilitāti.
Laba plēvju veidošanas spēja: CMC var veidot formas un blīvas plēves uz elektrodu virsmām, atvieglojot aktīvo materiālu iekapsulēšanu un uzlabojot elektrodu un elektrolītu mijiedarbību.
Vides savietojamība: CMC kā bioloģiski noārdāms un netoksisks polimērs, kas iegūts no atjaunojamiem avotiem, piedāvā vides priekšrocības salīdzinājumā ar sintētiskām saistvielām, piemēram, PVDF.

2. CMC saistvielas piemērošana baterijās:

（1） Elektrodu izgatavošana:

CMC parasti izmanto kā saistvielu elektrodu izgatavošanā dažādām akumulatoru ķīmijām, ieskaitot litija jonu baterijas (LIB), nātrija jonu baterijas (SIB) un superkondensatorus.
LIBS CMC uzlabo saķeri starp aktīvo materiālu (piemēram, litija kobalta oksīdu, grafītu) un strāvas kolektoru (piemēram, vara foliju), kā rezultātā ciklēšanas laikā tika pastiprināta elektrodu integritāte un samazināta delaminācija.
Līdzīgi SIBS, uz CMC balstīti elektrodi parāda uzlabotu stabilitāti un ciklu veiktspēju, salīdzinot ar elektrodiem ar parastajām saistvielām.
Filmu veidošanas spējaCmcNodrošina vienotu aktīvo materiālu pārklājumu pašreizējam kolektoram, samazinot elektrodu porainību un uzlabojot jonu transporta kinētiku.

（2） Vadītspējas uzlabošana:

Kaut arī pats CMC nav vadošs, tā iekļaušana elektrodu formulējumos var uzlabot elektrodu vispārējo elektrisko vadītspēju.
Lai mazinātu pretestību, kas saistīta ar CMC balstītajiem elektrodiem, ir izmantotas tādas stratēģijas kā vadītspējīgu piedevu pievienošana (piemēram, oglekļa melns, grafēns) līdztekus CMC.
Hibrīdu saistvielu sistēmas, kas apvieno CMC ar vadītspējīgiem polimēriem vai oglekļa nanomateriāliem, ir parādījuši daudzsološus rezultātus, lai uzlabotu elektrodu vadītspēju, nezaudējot mehāniskās īpašības.

3.Elektrodu stabilitāte un riteņbraukšanas veiktspēja:

CMC ir izšķiroša loma elektrodu stabilitātes saglabāšanā un aktīvās materiāla atslāņošanās vai aglomerācijas novēršanā riteņbraukšanas laikā.
CMC nodrošinātā elastība un izturība veicina elektrodu mehānisko integritāti, īpaši dinamiskā sprieguma apstākļos lādēšanas izlādes ciklos.
CMC hidrofīlais raksturs palīdz saglabāt elektrolītu elektrodu struktūrā, nodrošinot ilgstošu jonu transportēšanu un samazinot jaudas izbalēšanu par ilgstošu riteņbraukšanu.

4.Pārvaldes un nākotnes perspektīvas:

Kamēr CMC saistvielas pielietojums baterijās piedāvā ievērojamas priekšrocības, vairākas problēmas un uzlabošanas iespējas

（1） Pastāv:

Paaugstināta vadītspēja: nepieciešami turpmāki pētījumi, lai optimizētu CMC balstītu elektrodu vadītspēju, izmantojot novatoriskas saistvielu formulējumus vai sinerģiskas kombinācijas ar vadītspējīgām piedevām.
Savietojamība ar augstas enerģijas Che

Mistries: CMC izmantošanai topošajās akumulatoru ķīmijās ar lielu enerģijas blīvumu, piemēram, litija-sulfur un litija-gaisa baterijām, ir rūpīgi jāņem vērā tā stabilitāte un elektroķīmiskā veiktspēja.

（2） mērogojamība un rentabilitāte:
CMC balstītu elektrodu rūpnieciskajam mērogam jābūt ekonomiski dzīvotspējīgai, nepieciešami rentabli sintēzes maršruti un mērogojamie ražošanas procesi.

（3） Vides ilgtspējība:
Kaut arī CMC piedāvā vides priekšrocības salīdzinājumā ar parasto saistvielu, ir pamatoti centieni vēl vairāk uzlabot ilgtspējību, piemēram, izmantojot pārstrādātus celulozes avotus vai izstrādājot bioloģiski noārdāmus elektrolītus.

Karboksimetilceluloze (CMC)attēlo daudzpusīgu un ilgtspējīgu saistvielu materiālu ar milzīgu potenciālu akumulatora tehnoloģijas attīstībai. Tā unikālā līmes stiprības, plēvju veidošanas spēju un vides savietojamības kombinācija padara to par pievilcīgu izvēli, lai uzlabotu elektrodu veiktspēju un stabilitāti daudzās akumulatoru ķīmijas diapazonā. Pastāvīgi pētniecības un attīstības centieni, kuru mērķis ir optimizēt uz CMC balstītām elektrodu formulējumiem, uzlabot vadītspēju un risināt mērogojamības problēmas, pavērs ceļu plaši izplatītai CMC ieviešanai nākamās paaudzes baterijās, veicinot tīras enerģijas tehnoloģiju attīstību.