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省部级项目支持的产学研锂电池级水性补锂纤维素项目成果展示

由重庆市科委自然科学基金2019年项目支持和重庆市教委青年基金2019年项目支持以及其他专项基金项目支持的锂电池级水性补锂纤维素粘结剂项目,并于2021年成功进行了科技成果转化,并实现产学研相结合的产业化发展,绿能纤材创始人邱磊团队曾于2022年三月在纤维素行业SCI期刊《Starch - Stärke》发表研究型文章“High Performance Study of Lithium Carboxymethylcellulose as Water-Soluble Binder for Lithium Supplementation in Lithium Batteries“,该研究以棉花和乙醇锂为原料,合成得到用于锂电池负极的水性粘结剂的羧甲基纤维素锂(CMC-Li),并测试相关电化学性能。研究表明,该CMC-Li作为锂电池补锂粘合剂具有更好的电化学性能表现,可使电池内阻降低10%左右,明显改善析锂现象,氧化还原峰降低50%至0.20V,阻抗也明显改善,降低50%以上。同等条件下,循环周期可达2500圈,寿命提升20%以上,补锂效果明显,进一步验证了该补锂粘结剂的电化学性能优势。

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                                                                                               纤维素粉末与CMC-Li的红外光谱表征

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CMC-Na和CMC-Li为粘结材料的锂电池内阻研究(左)及析锂对比(右)

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CMC-Na(A/B)CMC-Li(C/D)为粘合剂的电池材料CV测试(左)和循环寿命对比(右)

此外,重庆理工大学邱磊等人2023年4月发表论文,其团队以纤维素粉和乙醇锂为原材料,采用淤浆法成功合成得到羧甲基纤维素锂CMC-Li),并将其与羧甲基纤维素钠(CMC-Na)作为锂离子电池负极粘结剂进行对比在磷酸铁锂体系中表现出较优秀的悬浮和分散性能。同时,在相同条件下,CMC-Li可以提高电极的压实密度、吸液速率和吸液量,减少极化现象,降低内阻10%左右,减少物理反弹约14.5%,使得充放电比容量提高约1%,剥离强度提高约9.8%,首效提高约2%,循环寿命延长约12%,显示出了较明显的补锂效果及优异的粘结剂性能。

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纤维素粉和CMC-HCMC-Li的红外光谱图

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不同纤维素粘结剂的沉降分散性能对比(左)和极片剥离强度(右)

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CMC-NaCMC-Li作为粘结剂的吸液和压实密度()及物理反弹()测试曲线

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不同粘结剂的阻抗极化性能测试

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不同温度环境下纤维素粘结剂组装电池(磷酸铁锂体系)的循环性能对比研究


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