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    Baterías de iones de litio

    El almacenamiento electroquímico es la forma más eficiente de almacenar la energía producida a partir de fuentes renovables.  La batería de iones de litio (BIL) es una de las más avanzadas en el campo del almacenamiento electroquímico de energía.  Tradicionalmente, la producción de electrodos para las BIL ha requerido el uso de disolventes peligrosos como el NMP debido a los fluoropolímeros utilizados para mantener unidos el material activo y el conductor en el colector de corriente.  Estos sistemas aglutinantes basados en disolventes son un factor determinante en el coste y el respeto al medio ambiente de las BILs.

El papel del aglutinante en las baterías de iones de litio
 

Los electrodos de las baterías están formados por tres componentes principales: el material activo, un aditivo conductor y un aglutinante polimérico.  El material activo proporciona las reacciones electroquímicas necesarias para alimentar la batería y el material conductor ayuda a facilitar el flujo de electricidad.  El aglutinante polimérico, que a menudo se pasa por alto, se utiliza para proporcionar la integridad mecánica del electrodo durante la fabricación y para ofrecer una dispersión y adhesión óptimas del material activo y del aditivo conductor al colector de corriente.  Tradicionalmente, se han utilizado fluoropolímeros como el PvDF para este fin, pero a medida que aumenta la demanda de BILs es necesario pasar a aglutinantes "verdes" más respetuosos con el medio ambiente.

 
Ligantes acuosos frente a ligantes con disolventes
 

Como se ha mencionado anteriormente, los aglutinantes basados en disolventes presentan una serie de problemas en relación con el impacto medioambiental, la fabricación y el coste de las baterías de iones de litio.  Las ventajas de utilizar un aglutinante acuoso como TEXTURECEL™ frente a un polímero con base de disolvente se describen a continuación.

 
Impacto medioambiental
 

Los fluoropolímeros utilizados como aglutinantes de electrodos son en sí mismos teratogénicos y mutagénicos.  Además, requieren el uso de disolventes peligrosos como el NMP, que está estrictamente regulado por muchos países debido a los efectos graves e irreversibles que puede tener sobre la salud humana y el medio ambiente.  En cambio, los aglutinantes acuosos como la carboximetilcelulosa TEXTURECEL™ no son peligrosos y sólo requieren el uso de agua para su fabricación.  Además, la baja temperatura de secado y la reducción del tiempo de secado de los aglutinantes acuosos TEXTURECEL™ dan lugar a una importante disminución de las emisiones de dióxido de carbono.

 
Fabricación
 

La preparación de lechada de aglutinantes para electrodos con base de disolvente requiere sistemas de ventilación especiales para proteger a los trabajadores, y el disolvente debe recuperarse durante la etapa de secado para evitar su liberación al medio ambiente.  La preparación de lechadas de electrodos con base de agua sólo requiere un EPI estándar y no hay ningún paso añadido de recuperación de un disolvente peligroso durante el secado.  Además, los aglutinantes acuosos se secan más rápidamente que los aglutinantes basados en disolventes, lo que permite aumentar el rendimiento de la producción.

 
Coste
 

Los aglutinantes acuosos como TEXTURECEL™ CMC son significativamente menos costosos que los fluoropolímeros como el PvDF (generalmente 2-3X).  El NMP necesario para los fluoropolímeros también es bastante caro en comparación con el agua.  Aunque estos ahorros de costes son significativos, quizás el mayor ahorro proviene de la eliminación del paso de recuperación del disolvente.  Este proceso puede suponer hasta la mitad del coste de producción de los electrodos y, si se elimina, puede contribuir en gran medida a reducir el coste de producción de las baterías de iones de litio.

 
TEXTURECEL™ Carboximetilcelulosa de sodio
 

El aglutinante acuoso más utilizado en los electrodos de las baterías de iones de litio es la carboximetilcelulosa (CMC).  TEXTURECEL™ CMC tiene una pureza extremadamente alta (>99,5%), un bajo contenido de humedad, grados de sustitución a medida y una consistencia de calidad excelente.  A continuación, se resume los beneficios que TEXTURECEL™ proporciona a los electrodos de BIL.

 

  • Dispersión óptima del material activo y del aditivo conductor.
  • Integridad mecánica durante la fabricación y los ciclos.
  • Fuerte adhesión al colector de corriente que mejora la capacidad
  • Respetuoso con el medio ambiente
  • Rentable
  • Tiempos de secado reducidos
  • Proceso de fabricación racionalizado

 
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