Застосування в'яжучого CMC в батареї

У сфері технології акумулятора вибір матеріалу сполучного відіграє вирішальну роль у визначенні продуктивності, стабільності та довговічності акумулятора.Карбоксиметил целюлоза (CMC), водорозчинний полімер, отриманий з целюлози, став перспективним сполучним завдяки його винятковим властивостям, таким як висока міцність на адгезію, хороша здатність до плівки та сумісність навколишнього середовища.

Зростаючий попит на високоефективні акумулятори в різних галузях, включаючи автомобільну, електроніку та відновлювану енергію, спричинив великі дослідницькі зусилля щодо розробки нових матеріалів та технологій акумуляторів. Серед ключових компонентів акумулятора, в'яжуча відіграє вирішальну роль у іммобілізації активних матеріалів на поточному колекторі, забезпечуючи ефективні цикли заряду та розряду. Традиційні в'яжучі, такі як полівініліден фторид (PVDF), мають обмеження щодо впливу навколишнього середовища, механічних властивостей та сумісності з хіміями акумулятора нового покоління. Карбоксиметил целюлоза (CMC) з її унікальними властивостями стала як перспективний альтернативний матеріал сполучного для підвищення продуктивності батареї та стійкості.

1. ПРОПОПЕРТІЇ КАРКАБОМЕТИЛЬНОЇ целюлози (CMC):
CMC-це водорозчинне похідне целюлози, природний полімер, рясний у клітинних стінках рослин. За допомогою хімічної модифікації карбоксиметильні групи (-CH2COOH) вводяться в основу целюлози, що призводить до підвищення розчинності та покращення функціональних властивостей. Деякі ключові властивості CMC, що стосуються його застосування в

（1） акумулятори включають:

Висока міцність на адгезію: CMC виявляє сильні клейові властивості, що дозволяє їй ефективно зв'язувати активні матеріали з поверхнею колектора струму, тим самим підвищуючи стійкість електрода.
Хороша здатність до плівки: CMC може утворювати рівномірні та щільні плівки на електродних поверхнях, полегшуючи інкапсуляцію активних матеріалів та посилюючи взаємодію електрода-електроліту.
Сумісність навколишнього середовища: Як біологічно розкладається та нетоксичний полімер, отриманий з відновлюваних джерел, CMC пропонує переваги навколишнього середовища перед синтетичними в'яжучами, такими як PVDF.

2. Аплікація в'яжучого CMC в батареї:

（1） Виготовлення електродів:

CMC зазвичай використовується як сполучний при виготовленні електродів для різних хімічних батарей, включаючи літій-іонні акумулятори (LIBS), іонні батареї (SIB) та суперконденсатори.
У LIBS CMC покращує адгезію між активним матеріалом (наприклад, літієвим оксидом кобальту, графітом) та колектором струму (наприклад, мідна фольга), що призводить до підвищеної цілісності електродів та зменшення розшарування під час циклу.
Аналогічно, у SIB електроди на основі CMC демонструють покращену стабільність та продуктивність циклу порівняно з електродами зі звичайними в'яжучами.
Здатність до фільмуCMCЗабезпечує рівномірне покриття активних матеріалів на поточному колекторі, мінімізуючи пористість електродів та покращуючи кінетику транспорту іонів.

（2） Підвищення провідності:

Незважаючи на те, що CMC не є електропровідним, його включення в рецептури електродів може підвищити загальну електропровідність електрода.
Для пом'якшення імпедансу, пов'язаних з електродами на основі CMC, були використані стратегії, такі як додавання конструкційних добавок (наприклад, вуглець чорного кольору, графен) поряд із CMC.
Гібридні сполучні системи, що поєднують CMC з електропровідними полімерами або вуглецевими наноматеріалами, показали багатообіцяючі результати в поліпшенні електродопровідності без жертвування механічних властивостей.

3. Електрод стабільності та продуктивність їзди на велосипеді:

CMC відіграє вирішальну роль у підтримці стабільності електродів та запобіганню активного відсторонення матеріалу або агломерації під час циклу.
Гнучкість та надійна адгезія, що забезпечується CMC, сприяють механічній цілісності електродів, особливо в динамічних умовах напруги під час циклів зарядного розряду.
Гідрофільна природа CMC допомагає утримувати електроліт у структурі електродів, забезпечуючи стійкий іонний транспорт та мінімізацію ємності в’януть над тривалим циклічним рухом.

.

Незважаючи на те, що застосування в'яжучого CMC в батареї пропонує значні переваги, кілька проблем та можливостей для вдосконалення

（1） існує:

Підвищена провідність: необхідні подальші дослідження для оптимізації провідності електродів на основі CMC, або за допомогою інноваційних рецептур для сполучних, або синергетичних комбінацій з кондуктивними добавками.
Сумісність з високоенергетичним Че

Міністерства: Використання CMC у нових хімічних батареях з високою щільністю енергії, такими як літію-сірки та літію-повітряні батареї, вимагає ретельного розгляду його стабільності та електрохімічних показників.

（2） масштабованість та економічна ефективність:
Виробництво електродів на основі CMC має бути економічно життєздатним, що вимагає економічно ефективних маршрутів синтезу та масштабованих виробничих процесів.

（3） Екологічна стійкість:
Незважаючи на те, що CMC пропонує переваги навколишнього середовища перед звичайними в'яжуючими, зусилля щодо подальшого підвищення стійкості, наприклад, використання перероблених джерел целюлози або розробки біологічно розкладаються електроліти, є гарантованими.

Карбоксиметил целюлоза (CMC)Представляє універсальний та стійкий матеріал сполучного зв’язку з величезним потенціалом для просування акумуляторних технологій. Його унікальне поєднання сили клею, здатності до плівки та сумісності навколишнього середовища робить його привабливим вибором для підвищення продуктивності електрода та стабільності в межах діапазону хімічних батарей. Постійні зусилля з досліджень та розробок, спрямованих на оптимізацію рецептур на основі CMC, вдосконалення провідності та вирішення проблем масштабованості, прокладе шлях до широкого прийняття CMC в акумуляторах нового покоління, сприяючи просуванню чистих енергетичних технологій.