羧甲基纖維素鈉在鋰電池負(fù)極材料中的研究進(jìn)展
發(fā)表時(shí)間:2025-08-15羧甲基纖維素鈉作為鋰電池負(fù)極材料中的重要添加劑,近年來在提升負(fù)極性能方面取得了一系列研究進(jìn)展,以下是詳細(xì)介紹:
作為粘結(jié)劑增強(qiáng)電極穩(wěn)定性:羧甲基纖維素鈉結(jié)構(gòu)中的極性官能團(tuán)(如-COOH、-OH和-COONa)能夠與硅基材料的表面氧化物層形成氫鍵、離子-偶極作用和共價(jià)化學(xué)鍵,從而有效增強(qiáng)硅基材料的穩(wěn)定性。但它的一維線性結(jié)構(gòu)難以維持硅基材料在充放電過程中的巨大體積膨脹,因此研究人員通過引入其他物質(zhì)構(gòu)建三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)來改善這一問題,例如,有研究使用羧甲基纖維素鈉、植酸(PA)和鈣離子(Ca2⁺)合成了水溶性交聯(lián)粘結(jié)劑(C-PA-Ca2⁺),該粘結(jié)劑的平均剝離力優(yōu)于單純的羧甲基纖維素鈉,且在循環(huán)性能上表現(xiàn)出色,在0.2C電流密度下循環(huán)200圈,電極Si@C-PA-Ca2⁺的比容量為2035.2mAh/g,遠(yuǎn)高于Si@羧甲基纖維素鈉的844.8mAh/g。
與其他材料共混改善性能:將羧甲基纖維素鈉與水性聚氨酯(WPU)物理共混,以其為剛性骨架,以WPU為柔性支鏈,二者混合后,它的羥基/羧甲基與WPU的氨基甲酸酯基/聚乙氧基形成氫鍵,構(gòu)建出具有三維交聯(lián)結(jié)構(gòu)的粘結(jié)劑,這粘結(jié)劑具有粘結(jié)強(qiáng)度高、應(yīng)變大、分散性好等特性,能夠有效緩沖活性材料體積變化釋放的應(yīng)力,穩(wěn)定充放電過程中極片的完整性,促進(jìn)電極形成穩(wěn)定SEI層,進(jìn)而提升電池的循環(huán)性能和電化學(xué)性能。
用于微晶石墨改性:中南大學(xué)粉末冶金研究院謝志勇團(tuán)隊(duì)在微晶石墨改性用作鋰離子電池負(fù)極材料的研究中,采用高溫石墨化、碳化包覆對微晶石墨進(jìn)行改性,并引入超高分子羧甲基纖維素鈉作為分散劑。結(jié)果表明,與改性前的微晶石墨對比,使用超高分子羧甲基纖維素鈉保證漿料穩(wěn)定性的同時(shí),也改善了電池的倍率性能,高溫處理后的微晶石墨克容量發(fā)揮由275.2mAh/g提升至343.3mAh/g,扣電首效由64.2%提升至87.1%。
提升極片加工性能:羧甲基纖維素鈉可以提高非水溶性材料在溶液中分散的穩(wěn)定性和流動(dòng)性,對負(fù)極活性材料及導(dǎo)電劑起到分散作用,還能對負(fù)極漿料起到增稠及防沉降作用,穩(wěn)定電極的加工性能,并改善電池充放電性能,提高極片的剝離強(qiáng)度。
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