Permohonan pengikat CMC dalam bateri

Dalam bidang teknologi bateri, pilihan bahan pengikat memainkan peranan penting dalam menentukan prestasi, kestabilan, dan umur panjang bateri.Carboxymethyl selulosa (CMC), polimer larut air yang berasal dari selulosa, telah muncul sebagai pengikat yang menjanjikan kerana sifat-sifat luar biasa seperti kekuatan lekatan yang tinggi, keupayaan pembentukan filem yang baik, dan keserasian alam sekitar.

Permintaan yang semakin meningkat untuk bateri berprestasi tinggi di pelbagai industri, termasuk automotif, elektronik, dan tenaga boleh diperbaharui, telah mendorong usaha penyelidikan yang luas untuk membangunkan bahan dan teknologi bateri baru. Antara komponen utama bateri, pengikat memainkan peranan penting dalam memobilisasi bahan aktif ke pemungut semasa, memastikan kitaran caj dan pelepasan yang cekap. Pengikat tradisional seperti polyvinylidene fluoride (PVDF) mempunyai batasan dari segi kesan alam sekitar, sifat mekanikal, dan keserasian dengan kimia bateri generasi akan datang. Carboxymethyl selulosa (CMC), dengan sifat uniknya, telah muncul sebagai bahan pengikat alternatif yang menjanjikan untuk meningkatkan prestasi bateri dan kemampanan.

1.PROPERTIES CARBOXYMETHYL CELLULOSE (CMC):
CMC adalah derivatif larut air selulosa, polimer semulajadi yang banyak di dinding sel tumbuhan. Melalui pengubahsuaian kimia, kumpulan carboxymethyl (-CH2COOH) diperkenalkan ke dalam tulang belakang selulosa, mengakibatkan kelarutan yang dipertingkatkan dan sifat berfungsi yang lebih baik. Beberapa sifat utama CMC yang berkaitan dengan permohonannya di

(1） Bateri termasuk:

Kekuatan lekatan yang tinggi: CMC mempamerkan sifat pelekat yang kuat, membolehkannya mengikat bahan aktif dengan berkesan ke permukaan pemungut semasa, dengan itu meningkatkan kestabilan elektrod.
Keupayaan pembentukan filem yang baik: CMC boleh membentuk filem seragam dan padat pada permukaan elektrod, memudahkan enkapsulasi bahan aktif dan meningkatkan interaksi elektrod-elektrolit.
Keserasian Alam Sekitar: Sebagai polimer biodegradable dan bukan toksik yang diperoleh daripada sumber yang boleh diperbaharui, CMC menawarkan kelebihan alam sekitar terhadap pengikat sintetik seperti PVDF.

2. Permohonan pengikat CMC dalam bateri:

(1) Fabrikasi elektrod:

CMC biasanya digunakan sebagai pengikat dalam fabrikasi elektrod untuk pelbagai kimia bateri, termasuk bateri lithium-ion (LIBS), bateri natrium-ion (SIBS), dan supercapacitors.
Di LIBS, CMC meningkatkan lekatan antara bahan aktif (misalnya, litium kobalt oksida, grafit) dan pemungut semasa (contohnya, foil tembaga), yang membawa kepada integriti elektrod yang dipertingkatkan dan pengurangan pengurangan semasa berbasikal.
Begitu juga, dalam SIBS, elektrod berasaskan CMC menunjukkan peningkatan kestabilan dan prestasi berbasikal berbanding dengan elektrod dengan pengikat konvensional.
Keupayaan pembentukan filemCmcMemastikan lapisan seragam bahan aktif pada pemungut semasa, meminimumkan keliangan elektrod dan meningkatkan kinetika pengangkutan ion.

(2) Peningkatan kekonduksian:

Walaupun CMC sendiri tidak konduktif, penggabungannya ke dalam formulasi elektrod dapat meningkatkan kekonduksian elektrik keseluruhan elektrod.
Strategi seperti penambahan bahan tambahan konduktif (contohnya, karbon hitam, graphene) bersama CMC telah digunakan untuk mengurangkan impedans yang berkaitan dengan elektrod berasaskan CMC.
Sistem pengikat hibrid yang menggabungkan CMC dengan polimer konduktif atau nanomaterials karbon telah menunjukkan hasil yang menjanjikan dalam meningkatkan kekonduksian elektrod tanpa mengorbankan sifat mekanikal.

3. Kestabilan Elektrik dan Prestasi Berbasikal:

CMC memainkan peranan penting dalam mengekalkan kestabilan elektrod dan mencegah detasmen bahan aktif atau aglomerasi semasa berbasikal.
Fleksibiliti dan lekatan teguh yang disediakan oleh CMC menyumbang kepada integriti mekanikal elektrod, terutamanya di bawah keadaan tekanan dinamik semasa kitaran caj pelepasan.
Sifat hidrofilik CMC membantu mengekalkan elektrolit dalam struktur elektrod, memastikan pengangkutan ion yang berterusan dan meminimumkan kapasiti memudar ke atas berbasikal yang berpanjangan.

4.Pallenges dan Perspektif Masa Depan:

Walaupun permohonan pengikat CMC dalam bateri menawarkan kelebihan yang ketara, beberapa cabaran dan peluang untuk penambahbaikan

（1) wujud:

Kekonduksian yang dipertingkatkan: Kajian lanjut diperlukan untuk mengoptimumkan kekonduksian elektrod berasaskan CMC, sama ada melalui formulasi pengikat inovatif atau kombinasi sinergistik dengan bahan tambahan konduktif.
Keserasian dengan Che bertenaga tinggi

Mistries: Penggunaan CMC dalam kimia bateri yang baru muncul dengan kepadatan tenaga yang tinggi, seperti bateri lithium-sulfur dan lithium-udara, memerlukan pertimbangan yang teliti terhadap kestabilan dan prestasi elektrokimia.

(2) Skalabiliti dan keberkesanan kos:
Pengeluaran skala industri elektrod berasaskan CMC mestilah berdaya maju dari segi ekonomi, memerlukan laluan sintesis kos efektif dan proses pembuatan berskala.

（3) Kemampanan alam sekitar:
Walaupun CMC menawarkan kelebihan alam sekitar terhadap pengikat konvensional, usaha untuk meningkatkan kemampanan selanjutnya, seperti menggunakan sumber selulosa kitar semula atau membangunkan elektrolit biodegradable, adalah wajar.

Carboxymethyl selulosa (CMC)mewakili bahan pengikat yang serba boleh dan lestari dengan potensi besar untuk memajukan teknologi bateri. Gabungan unik kekuatan pelekat, keupayaan pembentukan filem, dan keserasian alam sekitar menjadikannya pilihan yang menarik untuk meningkatkan prestasi elektrod dan kestabilan merentasi pelbagai kimia bateri. Usaha penyelidikan dan pembangunan yang berterusan yang bertujuan untuk mengoptimumkan formulasi elektrod berasaskan CMC, meningkatkan kekonduksian, dan menangani cabaran skalabilitas akan membuka jalan bagi penggunaan CMC yang meluas dalam bateri generasi akan datang, menyumbang kepada kemajuan teknologi tenaga bersih.