羧甲基纤维素钠在锂电池负极材料中的研究进展

羧甲基纤维素钠作为锂电池负极材料中的重要添加剂，近年来在提升负极性能方面取得了一系列研究进展，以下是详细介绍：

作为粘结剂增强电极稳定性：羧甲基纤维素钠结构中的极性官能团（如-COOH、-OH和-COONa）能够与硅基材料的表面氧化物层形成氢键、离子-偶极作用和共价化学键，从而有效增强硅基材料的稳定性。但它的一维线性结构难以维持硅基材料在充放电过程中的巨大体积膨胀，因此研究人员通过引入其他物质构建三维交联结构来改善这一问题，例如，有研究使用羧甲基纤维素钠、植酸（PA）和钙离子（Ca2⁺）合成了水溶性交联粘结剂（C-PA-Ca2⁺），该粘结剂的平均剥离力优于单纯的羧甲基纤维素钠，且在循环性能上表现出色，在0.2C电流密度下循环200圈，电极Si@C-PA-Ca2⁺的比容量为2035.2mAh/g，远高于Si@羧甲基纤维素钠的844.8mAh/g。

与其他材料共混改善性能：将羧甲基纤维素钠与水性聚氨酯（WPU）物理共混，以其为刚性骨架，以WPU为柔性支链，二者混合后，它的羟基/羧甲基与WPU的氨基甲酸酯基/聚乙氧基形成氢键，构建出具有三维交联结构的粘结剂，这粘结剂具有粘结强度高、应变大、分散性好等特性，能够有效缓冲活性材料体积变化释放的应力，稳定充放电过程中极片的完整性，促进电极形成稳定SEI层，进而提升电池的循环性能和电化学性能。

用于微晶石墨改性：中南大学粉末冶金研究院谢志勇团队在微晶石墨改性用作锂离子电池负极材料的研究中，采用高温石墨化、碳化包覆对微晶石墨进行改性，并引入超高分子羧甲基纤维素钠作为分散剂。结果表明，与改性前的微晶石墨对比，使用超高分子羧甲基纤维素钠保证浆料稳定性的同时，也改善了电池的倍率性能，高温处理后的微晶石墨克容量发挥由275.2mAh/g提升至343.3mAh/g，扣电首效由64.2%提升至87.1%。

提升极片加工性能：羧甲基纤维素钠可以提高非水溶性材料在溶液中分散的稳定性和流动性，对负极活性材料及导电剂起到分散作用，还能对负极浆料起到增稠及防沉降作用，稳定电极的加工性能，并改善电池充放电性能，提高极片的剥离强度。

本文来源于：河南华悦化工产品有限公司http://www.huayuepeiliao.com/