Materiale al fluoro piccolo e bello in batteria al litio industriale - Raccoglitore PVDF

Il PVDF è uno dei fluoropolimeri a più rapida crescita negli ultimi anni e il PVDF per i leganti per batterie al litio è una delle varietà principali.


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Che cos'è un legante per batterie al litio?

Il legante è un componente inattivo nel foglio degli elettrodi di una batteria agli ioni di litio ed è uno dei materiali importanti che devono essere utilizzati nella preparazione del foglio degli elettrodi della batteria al litio. La funzione principale del legante è quella di collegare il materiale attivo dell'elettrodo, l'agente conduttore e il collettore di corrente dell'elettrodo in modo da avere una connessione complessiva tra loro, riducendo così l'impedenza dell'elettrodo e, allo stesso tempo, il foglio dell'elettrodo ha buone proprietà meccaniche e lavorabilità. Soddisfare le esigenze della produzione effettiva. Il legante è generalmente un composto polimerico e può essere classificato in un legante a base d'acqua e in un legante a base di olio a seconda del solvente da sciogliere. Il legante a base di olio comunemente usato nelle batterie al litio industriali è una soluzione miscelata di PVDF e solvente N-metilpirrolidone (NMP).

Perché è PVDF?

Il PVDF è un polimero a catena che viene sintetizzato mediante polimerizzazione aggiuntiva del monomero VF2. Il suo peso molecolare è generalmente superiore a 300.000 e ha caratteristiche tipiche del fluoropolimero: eccellente stabilità e resistenza alla corrosione.

Come polimero cristallino, la cristallinità PVDF è generalmente di circa il 50% e la temperatura di fusione dei cristalli è di circa 170 ° C. Rispetto ad altri polimeri di PVDF termoplastico perfluorurato ha eccellenti proprietà meccaniche e proprietà di lavorazione, quindi il PVDF è ampiamente usato nelle batterie al litio, in particolare nella preparazione di elettrodi sottili, usando leganti solubili. Possono essere realizzati processi come il rivestimento di liquami o la fusione, il che è di grande importanza per migliorare l'efficienza produttiva.

Dall'effetto del legante sulle prestazioni dell'elettrodo, il peso molecolare, la cristallinità e il contenuto del PVDF stesso influenzano le prestazioni dell'elettrodo. In generale, maggiore è il peso molecolare del PVDF, migliori sono le prestazioni di legame e la proporzione di legante richiesta per preparare l'elettrodo. Tuttavia, l'eccessivo peso molecolare provocherà la solubilità del PVDF in NMP e la dispersione nell'elettrodo. declino. La cristallinità del PVDF influenza direttamente le sue proprietà meccaniche, l'elevata cristallinità, le catene molecolari più dense e le forze inter-molecolari più forti, il che le rende migliori proprietà di legame. Tuttavia, se la cristallinità del PVDF è troppo elevata, la resistenza alla migrazione degli elettroni e dei protoni nell'elettrodo è grande, il che causa anche un problema che l'impedenza del polo è alta e il sovraccarico di carica e scarica è grande. Inoltre, il contenuto di PVDF nell'elettrodo influisce in modo significativo sulle proprietà conduttive e meccaniche del polo, che influisce sulle proprietà di capacità, caratteristiche di velocità e prestazioni del ciclo a lungo termine della batteria.


Difetti attuali


Vi sono alcune evidenti carenze nell'uso dei leganti PVDF nelle batterie al litio, incluso il modulo Young relativamente alto. Tra 1 e 4 GPa, la flessibilità delle aste non è abbastanza buona; il peso molecolare del PVDF diminuisce dopo l'assorbimento d'acqua e la viscosità è scarsa. I requisiti per l'umidità ambientale sono relativamente elevati; per l'isolamento ionico ed elettronico, vi è un certo grado di rigonfiamento nell'elettrolita e si verifica una reazione esotermica con litio metallico, LixC6, ecc. a una temperatura relativamente elevata, il che è svantaggioso per la sicurezza della batteria. Allo stato attuale, le persone si concentrano principalmente sullo sviluppo di alcuni copolimeri PVDF per migliorare le sue proprietà.

Inoltre, l'uso del PVDF come legante per batterie al litio richiede l'uso di NMP come solvente, che è costoso e presenta un certo inquinamento ambientale. Pertanto, molti tecnici negli ultimi anni hanno prestato maggiore attenzione allo sviluppo di leganti acquosi.