羧甲基纤维素钠在锂离子电池中应用的进展

羧甲基纤维素钠在锂离子电池中应用的进展

目前，锂离子电池生产普遍采用聚偏氟乙烯［PVDF，（CH：一CF：）］作为粘结剂…。PVDF不仅价格昂贵，在应用过程中还需要使用易爆、对环境不友好的有机溶剂，如N甲基毗咯烷酮（NMP），对生产工艺的空气湿度要求严格，还容易与金属锂、嵌锂石墨发生二次反应，特别是在高温状态下，有自发热失控的风险_2J。水溶性的粘结剂羧甲基纤维素钠（CMC）作为PVDF的替代品用于电极材料，可避免NMP的使用，降低成本，减少环境污染；同时，生产工艺对环境湿度没有要求，还可提高电池的容量，延长循环寿命。本文作者综述了CMC在锂离子电池性能中所起的作用，从热稳定性、导电性和电化学特性等方面，对CMC提升电池性能的机理进行总结。

1、CMC的结构和性能

1）CMC的结构

CMC一般按不同的取代度（Ds）分类，产品形貌和性能受Ds的影响很大。LXie等研究了具有不同H对Na的Ds的CMC，SEM分析结果表明：CMC-Li-1（DS=1．00）呈粒状结构，CMC-Li-2（DS=0．62）呈线状结构。M．He等研究证明：CMC．丁苯橡胶（SBR）有利于抑制Li：O的团聚，并能稳定界面结构，有利于电化学性能的发挥。

2）CMC的性能

热稳定性

z．J．Han等研究了不同粘结剂的热稳定性。PVDF的临界温度约为4500C；当达到500℃时，发生快速分解，质量减轻约70％；当温度达600℃时，质量在此基础上又减轻了70％。当温度达到300oC时，CMC．Li发生快速的分解，质量减轻了70％，到400℃时，质量在此基础上又减轻了10％。CMC—Li在电池寿命结束后，相对于PVDF更易于分解。

导电性

s．LChou等的测试结果表明：CMC—Li-1、CMC-Li-2和PVDF的电阻率分别为0．3154Mn·m、0．2634Mn。m和》20．0365Mn·m，说明PVDF的电阻率高于CMC—Li，CMC-Li的导电性优于PVDF，CMCLi．1的导电性要低于CMCLi．2。

3)电化学性能

F．M．Courtel等研究了使用不同粘结剂时，聚磺酸酯（AQ）基电极的循环伏安曲线。不同的粘结剂氧化和还原反应不同，因此峰值电位不同，其中，CMC—Li的氧化电位为2.15V，还原电位为2.55V；PVDF的氧化电位为2．605V，还原电位为1．950V。对比前两次的循环伏安曲线可知，使用CMC—Li粘结剂时，氧化一还原峰的峰值电位差小于使用PVDF时，说明反应受到的阻碍更小，CMC—Li粘结剂更利于氧化还原反应的发生。