Примена на врзивно средство за CMC во батерии

Во областа на технологијата на батерии, изборот на врзивно средство игра клучна улога во одредувањето на перформансите, стабилноста и долговечноста на батеријата.Карбоксиметил целулоза (CMC), полимер растворлив во вода, добиен од целулоза, се појави како ветувачки врзивно средство заради неговите исклучителни својства како што се висока јачина на адхезија, добра способност за формирање на филмови и компатибилност на животната средина.

Зголемената побарувачка за батерии со високи перформанси низ различни индустрии, вклучително и автомобилска, електроника и обновлива енергија, поттикна широки напори за истражување за развој на нови материјали и технологии на батерии. Меѓу клучните компоненти на батеријата, врзивно средство игра клучна улога во имобилизацијата на активните материјали врз тековниот колекционер, обезбедувајќи ефикасни циклуси на полнење и празнење. Традиционалните врзива како што се поливинилиден флуорид (PVDF) имаат ограничувања во однос на влијанието врз животната средина, механичките својства и компатибилноста со хемиските батерии од следната генерација. Карбоксиметил целулоза (CMC), со своите уникатни својства, се појави како ветувачки алтернативен материјал за врзување за подобрување на перформансите и одржливоста на батеријата.

1.Проперти на карбоксиметил целулоза (CMC):
CMC е растворлив во вода дериват на целулоза, природен полимер изобилен со wallsидови на растителни клетки. Преку хемиска модификација, карбоксиметил групите (-CH2COOH) се воведуваат во 'рбетот на целулозата, што резултира во подобрена растворливост и подобрени функционални својства. Некои клучни својства на CMC релевантни за неговата примена во

（1） Батерии вклучуваат:

Висока јачина на адхезија: CMC покажува силни лепливи својства, овозможувајќи им ефикасно да ги врзува активните материјали со тековната површина на колекторот, со што се подобрува стабилноста на електродата.
Добра способност за формирање на филмови: CMC може да формира униформни и густи филмови на површините на електрода, олеснувајќи ја капсулацијата на активни материјали и подобрување на интеракцијата на електрода-електролити.
Компатибилност на животната средина: Како биоразградлив и нетоксичен полимер добиен од обновливи извори, CMC нуди предности на животната средина во однос на синтетичките врзива како PVDF.

2.Прикација на врзивно средство CMC во батерии:

（1） Измислица за електрода:

CMC најчесто се користи како врзивно средство во измислицата на електроди за разни хемикалии на батерии, вклучувајќи литиум-јонски батерии (LIB), натриум-јонски батерии (SIBs) и суперкапитори.
Во LIB, CMC ја подобрува адхезијата помеѓу активниот материјал (на пр., Литиум кобалт оксид, графит) и тековниот колектор (на пр., Бакарна фолија), што доведува до засилен интегритет на електродата и намалена делеминација за време на велосипедизмот.
Слично на тоа, во SIBS, електродите базирани на CMC покажуваат подобрена стабилност и перформанси на велосипедизам во споредба со електродите со конвенционални врзива.
Способноста за формирање на филмови наCMCОбезбедува униформа облога на активни материјали на тековниот колекционер, минимизирање на порозноста на електродата и подобрување на кинетиката на јонски транспорт.

（2） Подобрување на спроводливоста:

Додека самиот CMC не е спроводлив, неговата инкорпорирање во формулациите на електродата може да ја подобри целокупната електрична спроводливост на електродата.
Стратегиите како што се додавање на проводни адитиви (на пр., Јаглерод црна, графен) заедно со ЦМЦ се користени за да се ублажи импедансата поврзана со електродите базирани на CMC.
Хибридни системи за врзивно средство комбинирање на CMC со спроводливи полимери или јаглеродни наноматеријали покажаа ветувачки резултати во подобрување на спроводливоста на електродата без да се жртвуваат механички својства.

3.Електрода стабилност и перформанси на велосипедизам:

CMC игра клучна улога во одржувањето на стабилноста на електродата и спречувањето на одвојување на активен материјал или агломерација за време на велосипедизмот.
Флексибилноста и стабилната адхезија обезбедена од CMC придонесуваат за механички интегритет на електродите, особено во динамични услови на стрес за време на циклусите на празно полнење.
Хидрофилната природа на ЦМЦ помага во задржување на електролитот во структурата на електродата, обезбедувајќи одржлив јонски транспорт и минимизирање на капацитетот избледен во текот на продолжениот велосипедизам.

4. Challenges и идни перспективи:

Додека примената на врзивно средство за CMC во батерии нуди значителни предности, неколку предизвици и можности за подобрување

（1） постојат:

Подобрена спроводливост: Потребно е понатамошно истражување за да се оптимизира спроводливоста на електродите базирани на CMC, или преку иновативни формулации на врзивно средство или синергистички комбинации со спроводливи адитиви.
Компатибилност со високо-енергетски CHE

Неисправности: Употребата на CMC во новите хемиски батерии со високи густини на енергија, како што се литиум-сулфур и батерии на литиум-воздухот, бара внимателно разгледување на нејзината стабилност и електрохемиските перформанси.

（2） Приспособливост и економичност:
Производството на индустриски размери на електроди засновани на CMC мора да биде економски остварливо, што бара економични патеки за синтеза и скалабилни процеси на производство.

（3） Одржливост на животната средина:
Додека CMC нуди предности на животната средина во однос на конвенционалните врзива, се гарантираат напори за подобрување на одржливоста, како што се користење на рециклирани извори на целулоза или развој на биоразградливи електролити.

Карбоксиметил целулоза (CMC)претставува разноврсен и одржлив врзувачки материјал со огромен потенцијал за унапредување на технологијата на батерии. Неговата уникатна комбинација на јачина на лепило, способност за формирање на филмови и компатибилност на животната средина го прави атрактивен избор за подобрување на перформансите на електродата и стабилноста во голем број на хемиски батерии. Континуираните напори за истражување и развој насочени кон оптимизирање на формулациите за електрода базирани на CMC, подобрување на спроводливоста и решавање на предизвиците за приспособливост ќе го отворат патот за широко распространето усвојување на CMC во батериите од следната генерација, придонесувајќи за унапредување на технологиите за чиста енергија.