CMC—Li粘结剂可以提高锂电池的电化学性能吗？

　　P．j．Zuo等研究了以PVDF和CMC作为粘结剂时，Si／C复合材料的电化学性能，发现使用CMC的电池，首次可逆比容量可达700mAh／g，4O次循环后仍有597mAh／g，性能优于使用PVDF的电池。J．H．Lee等研究了CMC的Ds对石墨悬浮液稳定性的影响，认为悬浮液的流质由DS决定。在低DS时，CMC具有很强的疏水性能，在以水为媒介时可增加与石墨表面的反应；CMC在维持硅锡合金负极材料循环性能的稳定性方面也有优势。用不同浓度（0．1moUL、0．3moL／L及0．5moL／L）CMC和PVDF粘结剂制备NiO电极，以0．1C的电流在1．5～3．5V充放电，在首次循环时，使用PVDF粘结剂的电池，容量高于使用CMC粘结剂的电池。当循环次数达到lO次后，使用PVDF粘结剂的电池放电容量明显下降。循环4JD次后，0．1moVL、0．3moUL及0．5moVLPVDF粘结剂的电池，放电比容量分别下降至250mAh／g、157mAtv‘g和102mAh／g：0．1moL／L、0．3moL／L及0．5moL／LCMC粘结剂的电池，放电比容量分别保持在698mAh／g、555mAh／g和550mAh／g。

　　CMC粘结剂已用于LiTI0。：和SnO2纳米颗粒的工业化生产中。以CMC为粘结剂，LiFePO4、Li4TI50l2分别为正、负极活性材料，使用阻燃电解液PYR14FS1制备的电池，在温下以0．1C的电流在1．5～3．5V循环150次，正极比容维持在140mAh／g。在CMC的各种金属盐类中，CMC—Li引入其他金属离子，在循环时可以抑制电解液中的“交换反应㈦。

　　CMC—Li粘结剂可提高锂电池中AQ基电极的电化学性能。M．He等-4对机理进行了初步研究，提出了AQ基电极内部CMC-Li分布情况的模型。CMC—Li的良好性能来自一OH产生的氢键的强连接作用，它有助于高效网状结构的生成。亲水的CMC．Li在有机电解液中不会溶解，因此在电池内部有很好的稳定性，对电极结构的粘结力较强，使得电池具有较好的稳定性。CMC．Li粘结剂具有较好的Li传导性，原因是在CMC．Li分子链上有大量的官能团。放电时，与Li起作用的有效物质的来源有两个：①电解液中的Li；②靠近有效物质有效中心的，CMC．Li分子链上的Li。

　　羧甲基CMC．Li粘结剂中的羟基和“之问反应会形成共价键；在电场力的作用下，u可在该分子链或邻近分子链上进行传递，即分子链结构不会被破坏；最终，Lj会与AQ颗粒结合。这表明CMC—Li的应用不仅提高了Li的传递效率，也提高了AQ的利用率。分子链中的一cH：COOLi和一0Li含量越高，Li的传递越容易。M．Armand等认为，-COOH或一OH的有机化合物分别能够与1个Li进行反应，并且在低电位情况下产生一C00Li或一0Li。为了进一步探讨CMC—Li粘结剂在电极中的作用机理，将CMC．Li一1作为活性材料进行了研究，并且得到了类似的结论。Li与来自CMC—Li上的一cH，COOH和一0H反应，并分别生成了CH：COOLi和一0“，如式（1）和式（2）所示：

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充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%

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　　随着一cH，COOLi和一OLi数量的增加，CMC．Li的DS增加。这表明，主要由AQ颗粒表面粘结剂组成的有机层变得更稳定，更易于Li的传递。CMC—Li是一种可导电的聚合物，可为Li到达AQ颗粒表面提供传输途径。CMC—Li粘结剂具有良好的电子、离子导电性，因此CMC—Li电极拥有良好的电化学性能和较长的循环寿命。J．S．Bridel等制备了使用不同粘结剂的硅／碳／聚合物复合材料的锂离子电池负极，以研究硅与聚合物间的相互作用对电池整体性能的影响，发现CMC作为粘结剂时具有最好的性能。硅与CMC之间存在强烈的氢键作用，这种氢键具有自修复能力，可调节材料在循环过程中不断增大的应力作用，保持材料结构的稳定。用CMC作为粘结剂的硅基负极，容量能够在至少100次循环中保持在1000mAh／g以上，库仑效率接近99．9％。