Leganti per elettrodi

Il ruolo di un legante nelle batterie agli ioni di litio

Gli elettrodi della batteria sono composti da 3 componenti principali; il materiale attivo, un conduttore e un legante polimerico. Il materiale attivo fornisce le reazioni elettrochimiche necessarie per alimentare la batteria e il materiale conduttivo aiuta a facilitare il flusso di elettricità. Spesso trascurato, il legante polimerico viene utilizzato per fornire l'integrità meccanica dell'elettrodo durante la produzione e fornire dispersione e adesione ottimali del materiale attivo e dell'additivo conduttivo al conduttore di corrente. Tradizionalmente, a questo scopo sono stati utilizzati fluoropolimeri come PvDF, ma con l'aumentare della domanda di batteriae al Litio è necessario passare a leganti "verdi" più rispettosi dell'ambiente.

 
Leganti acquosi vs leganti solventi

Come accennato in precedenza, i leganti a base solvente presentano una serie di problemtiche per quanto riguarda l'impatto ambientale, la produzione e il costo delle batterie agli ioni di litio. I vantaggi dell'utilizzo di un legante acquoso come TEXTURECEL ™ su un polimero a base solvente sono descritti di seguito.

 
Impatto ambientale

I fluoropolimeri utilizzati come leganti per elettrodi sono essi stessi teratogeni e mutageni. Inoltre, richiedono l'uso di solventi pericolosi come l'NMP che è strettamente regolamentato da molti paesi a causa degli effetti gravi e irreversibili che può avere sulla salute umana e sull'ambiente. In alternativa, i leganti acquosi come la carbossimetilcellulosa TEXTURECEL ™ non sono pericolosi e richiedono solo l'uso di acqua per la produzione. Inoltre, la bassa temperatura di essiccazione e il tempo di essiccazione ridotto dei leganti acquosi TEXTURECEL ™ si traducono in una significativa riduzione delle emissioni di anidride carbonica.

 
Produzione
 

La preparazione del legante per elettrodi a base solvente richiede speciali sistemi di ventilazione per proteggere i lavoratori e l’ambiente; il solvente deve essere recuperato durante la fase di essiccazione per evitare il rilascio nell'ambiente. La preparazione di fanghi per elettrodi a base acquosa richiede solo DPI standard e non vi è alcun passaggio aggiuntivo per il recupero di un solvente pericoloso durante l'essiccazione. Inoltre, i leganti acquosi si asciugano più velocemente dei leganti a base di solvente consentendo un aumento della produzione.

 
Costo

I leganti acquosi come TEXTURECEL ™ CMC sono significativamente meno costosi dei fluoropolimeri, come ad esempio il PvDF (solitamente 2-3 volte). Anche l'NMP richiesto per i fluoropolimeri è piuttosto costoso rispetto all'acqua. Sebbene questi risparmi sui costi siano significativi, il risparmio maggiore deriva dall'eliminazione della fase di recupero del solvente. Questo processo può rappresentare fino alla metà del costo di produzione degli elettrodi e, se eliminato, può contribuire notevolmente a ridurre il costo di produzione delle batterie agli ioni di litio.

 
TEXTURECEL ™ carbossimetilcellulosa di sodio

Il legante acquoso più comunemente usato negli elettrodi delle batterie agli ioni di litio è la carbossimetilcellulosa (CMC). TEXTURECEL ™ CMC ha una purezza estremamente elevata (> 99,5%), un basso contenuto di umidità, gradi di sostituzione personalizzati e una consistenza di qualità eccellente. Di seguito è riportato un riepilogo dei vantaggi forniti agli elettrodi LIB da TEXTURECEL ™.

• Ottima dispersione del materiale attivo e dell'additivo conduttivo.
• Integrità meccanica durante la produzione e il ciclo.
• La forte adesione al collettore di corrente migliora la capacità
• Ecologico
• Conveniente
• Tempi di asciugatura ridotti
• Processo di produzione semplificato