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一、引言

鋰電池作為一種重要的能源存儲技術(shù)，其性能和安全性的提升成為了研究和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵焦點。在鋰電池的眾多組成部分中，羧甲基纖維素鈉（CMC）扮演著不可或缺的角色。

二、鋰電池CMC的定義和作用

（一）定義

CMC是一種具有獨特化學(xué)結(jié)構(gòu)的水溶性聚合物，其分子鏈上含有羧甲基官能團，賦予了它在水中良好的溶解性和特定的物理化學(xué)性質(zhì)。

（二）作用

1、粘結(jié)作用

在鋰電池中，CMC作為粘結(jié)劑，將活性材料和導(dǎo)電劑緊密結(jié)合，形成穩(wěn)固的電極結(jié)構(gòu)。這一粘結(jié)作用確保了電極在反復(fù)充放電過程中，活性物質(zhì)能夠牢固地附著在集流體上，減少了活性物質(zhì)的脫落和損失，從而維持了電池的容量和循環(huán)壽命。

2.分散作用

負極材料在漿料中的均勻分布對于電池性能至關(guān)重要。CMC能夠有效地防止負極材料的團聚，使得活性材料顆粒在漿料中均勻分散，從而提高電極的電化學(xué)性能，保證電池在充放電過程中的穩(wěn)定性和一致性。

3.穩(wěn)定作用

CMC對電極加工性能的穩(wěn)定作用不可小覷。它能夠優(yōu)化電極制備過程中的工藝參數(shù)，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。同時，通過輔助改善電池的循環(huán)性能，CMC有助于延長電池的使用壽命，降低了電池的衰減速率。

三、CMC在鋰電池中的應(yīng)用

（一）作為粘結(jié)劑

活性材料和導(dǎo)電劑在CMC的粘結(jié)下，形成了具有良好機械強度和電學(xué)性能的電極。這種穩(wěn)定的電極結(jié)構(gòu)能夠承受電池充放電過程中的體積變化和應(yīng)力，保持電池性能的穩(wěn)定。例如，在鋰離子電池的正極中，CMC與其他粘結(jié)劑協(xié)同作用，確保了正極材料的穩(wěn)定性和導(dǎo)電性；在負極中，CMC有效地粘結(jié)了石墨等負極材料，防止了在循環(huán)過程中的結(jié)構(gòu)破壞。

（二）作為分散劑

在電池漿料的制備過程中，CMC能夠使負極材料均勻分散，避免了局部濃度過高或過低的情況。這有助于提高電極的利用率和充放電性能，減少電池內(nèi)部的極化現(xiàn)象。以硅基負極材料為例，由于其高比容量和較大的體積膨脹，容易在漿料中團聚。CMC的加入能夠有效地分散硅顆粒，減輕團聚現(xiàn)象，提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性。

（三）作為穩(wěn)定劑

CMC對電極加工性能的穩(wěn)定作用體現(xiàn)在多個方面。它可以調(diào)節(jié)漿料的流變性能，使其更適合涂布工藝；同時，在電池的充放電過程中，CMC有助于維持電極的結(jié)構(gòu)完整性，減少副反應(yīng)的發(fā)生，從而提高電池的循環(huán)性能。

四、CMC的特性和優(yōu)勢

（一）高純度

電池級CMC具有高純度和低金屬離子含量的特點。這意味著在電池運行過程中，減少了由雜質(zhì)引起的副反應(yīng)和電池性能的衰減，從而提高了電池的整體性能和安全性。

（二）良好的相容性

與SBR膠乳等其他電池材料的良好相容性，使得CMC能夠在復(fù)雜的電池體系中協(xié)同工作，共同提升電池的綜合性能。

（三）增稠和防沉降

通過增加漿料的粘度，CMC有效地防止了漿料中顆粒的沉降，保證了漿料的均勻性和穩(wěn)定性。這對于電極制備過程中的涂布工藝至關(guān)重要，確保了電極厚度和組成的一致性。

（四）提高剝離強度

增強極片的剝離強度，意味著電極在經(jīng)受機械應(yīng)力時更不容易發(fā)生脫落和損壞，從而提高了電池的可靠性和穩(wěn)定性。

五、CMC的生產(chǎn)和市場情況

（一）生產(chǎn)工藝

1.水媒法

水媒法是一種傳統(tǒng)的生產(chǎn)工藝，具有工藝簡單、成本較低的優(yōu)點，但產(chǎn)品的質(zhì)量和性能相對較一般，適用于一些對性能要求不高的應(yīng)用領(lǐng)域。

 2.溶媒法

溶媒法能夠生產(chǎn)出更高質(zhì)量和性能的CMC產(chǎn)品，適用于生產(chǎn)中高檔的鋰電池用CMC。該方法通過使用有機溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)，能夠更精確地控制反應(yīng)條件，從而獲得純度更高、性能更優(yōu)的CMC產(chǎn)品。

（二）市場情況

近年來，全球鋰電池用CMC市場呈現(xiàn)出顯著的增長趨勢。這主要歸因于新能源汽車市場的快速擴張、便攜式電子設(shè)備的普及以及儲能領(lǐng)域的需求增長。根據(jù)最新的市場調(diào)研報告，預(yù)計未來幾年這一增長趨勢將繼續(xù)保持，市場規(guī)模將進一步擴大。

六、CMC的最新發(fā)展

（一）超純CMC

諾力昂交付的首批AkuPure?是專門針對鋰電池的超純CMC產(chǎn)品。其高純度和低不溶物含量的特點，不僅提高了電池的生產(chǎn)效率，還顯著提升了電池的性能。這一創(chuàng)新產(chǎn)品為鋰電池制造商提供了更優(yōu)質(zhì)的選擇，有助于進一步提高鋰電池的能量密度、循環(huán)壽命和安全性。

（二）高性能CMC

碩盈峰完成數(shù)千萬元的B輪融資，其主要產(chǎn)品為高性能的CMC系列。這些產(chǎn)品包括電池級CMC-Li/CMC-Na、超高粘CMC和超低粘CMC等。這些產(chǎn)品具有粘度范圍廣、穩(wěn)定性高、凝膠不溶物低等特性優(yōu)勢，能夠滿足不同類型鋰電池的多樣化需求。例如，超高粘CMC適用于對粘結(jié)強度要求極高的電池體系，而超低粘CMC則適用于需要快速分散和滲透的應(yīng)用場景。

七、結(jié)論

綜上所述，鋰電池CMC在電池制造中起著至關(guān)重要的作用。其作為粘結(jié)劑、分散劑和穩(wěn)定劑的功能，以及高純度、良好相容性、增稠防沉降和提高剝離強度等特性優(yōu)勢，有力地保障了鋰電池的性能和穩(wěn)定性。