バッテリーでのCMCバインダーの適用

水ベースの負の電極材料の主要なバインダーとして、CMC製品は国内および外国のバッテリーメーカーによって広く使用されています。バインダーの最適量は、比較的大きなバッテリー容量、長いサイクル寿命、および比較的低い内部抵抗を得ることができます。

バインダーは、リチウムイオン電池の重要な補助機能材料の1つです。これは、電極全体の機械的特性の主な供給源であり、電極の生産プロセスとバッテリーの電気化学パフォーマンスに重要な影響を及ぼします。バインダー自体には容量がなく、バッテリーの非常に小さな割合を占めています。

一般的なバインダーの接着特性に加えて、リチウムイオン電極電極バインダー材料は、電解質の膨張と腐食に耐え、電荷と放電中の電気化学腐食に耐えることもできます。動作電圧範囲は安定しているため、リチウムイオン電池の電極バインダーとして使用できるポリマー材料は多くありません。

現在広く使用されているリチウムイオンバッテリーバインダーには、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）、スチレンブタジエンゴム（SBR）エマルジョン、カルボキシメチルセルロース（CMC）の3つの主要なタイプがあります。さらに、ポリアクリル酸（PAA）、ポリアクリロニトリル（PAN）を備えた水ベースのバインダー、および主要成分としてのポリアクリレートも特定の市場を占めています。

バッテリーレベルのCMCの4つの特性

カルボキシメチルセルロースの酸構造の水溶性が低いため、CMCはバッテリー生産に非常に広く使用されている材料です。

水ベースの負の電極材料の主要なバインダーとして、CMC製品は国内および外国のバッテリーメーカーによって広く使用されています。バインダーの最適量は、比較的大きなバッテリー容量、長いサイクル寿命、および比較的低い内部抵抗を得ることができます。

CMCの4つの特徴は次のとおりです。

第一に、CMCは、遊離繊維や不純物がなく、水に完全に溶けやすく、親水性と可溶性を作ることができます。

第二に、置換の程度は均一であり、粘度は安定しており、安定した粘度と接着を提供できます。

第三に、低金属イオン含有量を備えた高純度製品を生産します。

第4に、この製品はSBRラテックスおよびその他の材料との互換性が良好です。

バッテリーで使用されているCMCナトリウムカルボキシメチルセルロースは、その使用効果を定性的に改善し、同時に現在の使用効果を備えた適切な使用パフォーマンスを提供します。

バッテリーにおけるCMCの役割

CMCはセルロースのカルボキシメチル化された誘導体であり、通常、天然のセルロースを苛性アルカリとモノクロロ酢酸と反応させることで調製され、その分子量は数千から数百万の範囲です。

CMCは、白から黄色の粉末、粒状または繊維質の物質であり、強い吸湿性を持ち、水に容易に溶けます。中性またはアルカリ性の場合、溶液は高粘度の液体です。長い間80を超えて加熱されると、粘度が低下し、水に不溶性になります。 190-205°Cに加熱すると茶色になり、235-248°Cに加熱すると炭化します。

CMCは水溶液中の肥厚、結合、水分保持、乳化、懸濁液の機能を持っているため、セラミック、食品、化粧品、印刷、染色、繊維製、コーティング、接着剤と薬、高エンドセラミック、リチウム電池、産業用モノソジウムの分野で産業用の分野である畑の畑で広く使用されています。

具体的には、バッテリーでは、CMCの機能は次のとおりです。負の電極スラリーに対する肥厚および鎮静効果。結合を支援する;電極の処理パフォーマンスを安定化し、バッテリーサイクルの性能を向上させるのに役立ちます。ポールピースなどの皮の強度を改善します。

CMCのパフォーマンスと選択

電極スラリーを作成するときにCMCを追加すると、スラリーの粘度が増加し、スラリーが沈降するのを防ぐことができます。 CMCは水溶液中のナトリウムイオンと陰イオンを分解し、CMC接着剤の粘度は温度の上昇とともに減少します。これは水分を吸収しやすく、弾力性が低くなります。

CMCは、負の電極グラファイトの分散に非常に良い役割を果たすことができます。 CMCの量が増加すると、その分解生成物はグラファイト粒子の表面に接着し、グラファイト粒子は静電力のために互いに反発し、良好な分散効果を達成します。

CMCの明らかな欠点は、それが比較的脆弱であることです。すべてのCMCがバインダーとして使用される場合、グラファイト負の電極は極ピースのプレスプロセスと切断プロセス中に崩壊し、深刻な粉末損失を引き起こします。同時に、CMCは電極材料とpH値の比率によって大きく影響を受け、電極シートは充電および排出中に亀裂が亀裂になり、バッテリーの安全性に直接影響します。

当初、負の電極攪拌に使用されたバインダーはPVDFおよびその他のオイルベースのバインダーでしたが、環境保護やその他の要因を考慮すると、負の電極に水ベースのバインダーを使用することが主流になりました。

完璧なバインダーは存在しません。物理的な処理と電気化学的要件を満たすバインダーを選択してみてください。リチウムバッテリー技術の開発とコストと環境保護の問題により、水ベースのバインダーは最終的にオイルベースのバインダーを置き換えます。

CMC 2つの主要な製造プロセス

異なるエーテル化メディアによると、CMCの工業生産は、水ベースの方法と溶媒ベースの方法の2つのカテゴリに分けることができます。反応媒体として水を使用する方法は、アルカリ媒体および低グレードのCMCを生成するために使用される水媒体法と呼ばれます。有機溶媒を反応媒体として使用する方法は、溶媒法と呼ばれます。これは、中程度および高品質のCMCの生産に適しています。これらの2つの反応は、練りプロセスに属し、現在CMCを生成するための主要な方法であるニーダーで実行されます。

水媒体方法：初期の工業生産プロセスであるこの方法は、遊離アルカリと水の条件下でアルカリセルロースとエーテル化剤を反応させることです。これは、洗剤や繊維サイジングエージェントなどの中程度および低グレードのCMC製品の準備に使用されます。水媒体方法の利点は、機器の要件が比較的単純で、コストが低いことです。欠点は、大量の液体培地が不足しているため、反応によって発生する熱により温度が上昇し、副反応の速度が加速し、エーテル化効率が低く、製品の品質が低下することです。

溶媒法;有機溶媒法としても知られており、反応希釈剤の量に応じて、練り方式とスラリー法に分けられます。その主な特徴は、アルカリ化とエーテル化反応が、反応培地（希釈剤）として有機溶媒の条件下で実行されることです。水法の反応プロセスと同様に、溶媒法はアルカリ化とエーテル化の2つの段階でも構成されていますが、これら2つの段階の反応媒体は異なります。溶媒法の利点は、水法に固有のアルカリ浸漬、押し、押しつぶし、老化のプロセスを省略し、アルカリ化とエーテル化がすべて編み物で行われることです。欠点は、温度制御性が比較的低く、スペースの要件が比較的低いことです。 、より高いコスト。