Примена на CMC Binder во батерии

Во областа на технологијата на батерии, изборот на материјал за врзување 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 ветувачко врзивно средство поради неговите исклучителни својства како што се високата цврстина на адхезија, добрата способност за формирање филм и еколошката компатибилност.

Зголемената побарувачка за батерии со високи перформанси во различни индустрии, вклучително и автомобилската, електрониката и обновливите извори на енергија, поттикна обемни истражувачки напори за развој на нови материјали и технологии за батерии. Меѓу клучните компоненти на батеријата, врзивото игра клучна улога во имобилизирањето на активните материјали на тековниот колектор, обезбедувајќи ефикасни циклуси на полнење и празнење. Традиционалните врзива како што е поливинилиден флуорид (PVDF) имаат ограничувања во однос на влијанието врз животната средина, механичките својства и компатибилноста со хемијата на батериите од следната генерација. Карбоксиметил целулоза (CMC), со своите уникатни својства, се појави како ветувачки алтернативен врзивен материјал за подобрување на перформансите и одржливоста на батеријата.

1. Својства на карбоксиметил целулоза (CMC):
CMC е растворлив во вода дериват на целулоза, природен полимер кој е изобилен во растителните клеточни ѕидови. Преку хемиска модификација, карбоксиметил групите (-CH2COOH) се внесуваат во целулозниот столб, што резултира со зголемена растворливост и подобрени функционални својства. Некои клучни својства на CMC релевантни за неговата примена во

(1) батериите вклучуваат:

Висока цврстина на адхезија: CMC покажува силни лепливи својства, овозможувајќи му ефикасно да ги врзува активните материјали со тековната површина на колекторот, а со тоа да ја подобри стабилноста на електродата.
Добра способност за формирање филм: CMC може да формира униформни и густи филмови на површините на електродите, олеснувајќи ја инкапсулацијата на активните материјали и подобрувајќи ја интеракцијата електрода-електролит.
Еколошка компатибилност: Како биоразградлив и нетоксичен полимер добиен од обновливи извори, CMC нуди еколошки предности во однос на синтетичките врзива како PVDF.

2. Примена на CMC врзиво во батерии:

(1) Изработка на електроди:

CMC вообичаено се користи како врзивно средство за производство на електроди за различни хемикалии на батерии, вклучувајќи литиум-јонски батерии (LIBs), натриум-јонски батерии (SIB) и суперкондензатори.
Во LIB, CMC ја подобрува адхезијата помеѓу активниот материјал (на пр., литиум кобалт оксид, графит) и струјниот колектор (на пр. бакарна фолија), што доведува до зголемен интегритет на електродата и намалена раслојување за време на возењето велосипед.
Слично на тоа, во SIB, електродите базирани на CMC демонстрираат подобрена стабилност и перформанси на возење велосипед во споредба со електродите со конвенционални врзива.
Способноста за формирање филм наЦУКобезбедува еднообразно обложување на активните материјали на тековниот колектор, минимизирајќи ја порозноста на електродата и подобрувајќи ја кинетиката на транспорт на јони.

(2) Подобрување на спроводливоста:

Додека самиот CMC не е спроводлив, неговото вградување во формулациите на електродата може да ја подобри целокупната електрична спроводливост на електродата.
Стратегии како што се додавање на спроводливи адитиви (на пример, саѓи, графен) заедно со CMC се употребени за да се ублажи импедансата поврзана со електродите базирани на CMC.
Хибридните системи за врзување кои комбинираат CMC со спроводливи полимери или јаглеродни наноматеријали покажаа ветувачки резултати во подобрување на спроводливоста на електродата без жртвување на механичките својства.

3. Стабилност на електродата и изведба на велосипед:

CMC игра клучна улога во одржувањето на стабилноста на електродата и спречување на одвојување или агломерација на активниот материјал за време на возењето велосипед.
Флексибилноста и робусната адхезија обезбедени од CMC придонесуваат за механичкиот интегритет на електродите, особено во услови на динамичен стрес за време на циклусите на полнење-празнење.
хидрофилната природа на CMC помага во задржување на електролитот во структурата на електродата, обезбедувајќи одржлив транспорт на јони и минимизирање на капацитетот да бледне со продолжено возење велосипед.

4. Предизвици и идни перспективи:

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

(1) постојат:

Засилена спроводливост: Потребни се дополнителни истражувања за да се оптимизира спроводливоста на електродите базирани на CMC, било преку иновативни формулации за врзивно средство или синергистички комбинации со спроводливи адитиви.
Компатибилност со високо-енергетски Che

мистериозност: Употребата на CMC во новите хемикалии на батерии со висока енергетска густина, како што се батериите со литиум-сулфур и литиум-воздух, бара внимателно разгледување на неговата стабилност и електрохемиските перформанси.

(2) Приспособливост и економичност:
Производството на електроди базирани на CMC во индустриско ниво мора да биде економски одржливо, поради што се потребни економични патишта за синтеза и скалабилни производни процеси.

(3) Одржливост на животната средина:
Додека CMC нуди еколошки предности во однос на конвенционалните врзива, напорите за дополнително подобрување на одржливоста, како што се користење на извори на рециклирана целулоза или развој на биоразградливи електролити, се оправдани.

Карбоксиметил целулоза (CMC)претставува разновиден и одржлив врзивно средство со огромен потенцијал за унапредување на технологијата на батерии. Нејзината уникатна комбинација на јачина на лепило, способност за формирање филм и еколошка компатибилност го прави атрактивен избор за подобрување на перформансите и стабилноста на електродата во низа хемикалии на батериите. Континуираните напори за истражување и развој насочени кон оптимизирање на формулациите на електроди базирани на CMC, подобрување на спроводливоста и справување со 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.