ChemPoint - Product ArticlesChemPoint - Product Articles

    Lithium Ion Batterijen

    Elektrochemische opslag is de meest efficiënte manier om de uit hernieuwbare bronnen geproduceerde energie op te slaan.  De lithium-ionbatterij (LIB) is toonaangevend bij de elektrochemische opslag van energie.  Traditioneel moesten voor de productie van elektroden voor Lithium Ion Batterijen gevaarlijke oplosmiddelen zoals NMP worden gebruikt vanwege de fluorpolymeren die worden gebruikt om het actieve en geleidende materiaal op de stroomcollector bijeen te houden.  Deze oplosmiddelhoudende bindmiddelsystemen zijn een drijvende factor in de kosten- en milieuvriendelijkheid van Lithium Ion Batterijen.

De rol van een bindmiddel in Lithium Ion Batterijen

Batterijelektroden zijn samengesteld uit 3 hoofdcomponenten: het actieve materiaal, een geleidend additief en een polymeer bindmiddel.  Het actieve materiaal zorgt voor de elektrochemische reacties die nodig zijn om de batterij van energie te voorzien en het geleidende materiaal helpt de elektriciteitsstroom te vergemakkelijken.  Het polymere bindmiddel, dat vaak over het hoofd wordt gezien, wordt gebruikt om de mechanische integriteit van de elektrode tijdens de fabricage te verzekeren en een optimale dispersie en hechting van het actieve materiaal en het geleidende additief aan de stroomcollector mogelijk te maken.  Traditioneel worden hiervoor fluorpolymeren zoals PvDF gebruikt, maar naarmate de vraag naar LIB's toeneemt, moet worden overgeschakeld op meer milieuvriendelijke "groene" bindmiddelen.

 
Waterige binders vs. oplosmiddelhoudende binders

Zoals hierboven vermeld, geven binders op basis van oplosmiddelen een aantal problemen op het vlak van milieu-impact, productie en kosten van Lithium Ion Batterijen.  De voordelen van het gebruik van een waterig bindmiddel zoals TEXTURECEL™ ten opzichte van een oplosmiddelhoudend polymeer worden hieronder toegelicht.

 
Milieu-impact

Fluorpolymeren die gebruikt worden als bindmiddel voor elektrodes zijn zelf teratogeen en mutageen.  Bovendien vereisen zij het gebruik van gevaarlijke oplosmiddelen zoals NMP, dat in veel landen streng gereglementeerd is wegens de ernstige en onomkeerbare gevolgen die het kan hebben voor de menselijke gezondheid en het milieu.  Waterige bindmiddelen zoals TEXTURECEL™ carboxymethylcellulose zijn daarentegen ongevaarlijk en vereisen alleen het gebruik van water voor de productie.  Bovendien zorgen de lage droogtemperatuur en de kortere droogtijd van de waterige bindmiddelen van TEXTURECEL™ voor een aanzienlijke vermindering van de uitstoot van koolstofdioxide.

Productie

De bereiding van slurry's van solventgebaseerde elektrodebindmiddelen vereist speciale ventilatiesystemen om de werknemers te beschermen, en het solvent moet tijdens de droogstap worden teruggewonnen om te voorkomen dat het in het milieu vrijkomt.  Voor de bereiding van elektrodeslurries op waterbasis zijn alleen standaard persoonlijke beschermingsmiddelen (PBM’s) nodig en er is geen extra stap om het gevaarlijke oplosmiddel tijdens het drogen terug te winnen.  Bovendien drogen waterige bindmiddelen sneller dan bindmiddelen op basis van oplosmiddelen, waardoor de productie kan worden opgevoerd.

Kosten

Waterige bindmiddelen zoals TEXTURECEL™ CMC zijn aanzienlijk goedkoper dan fluorpolymeren zoals PvDF (meestal 2-3x).  De NMP die nodig is voor fluorpolymeren is ook vrij duur in vergelijking met water.  Hoewel deze kostenbesparingen aanzienlijk zijn, komt de grootste besparing misschien voort uit het wegvallen van de stap voor het terugwinnen van oplosmiddelen.  Dit proces kan tot de helft van de productiekosten van elektroden uitmaken en kan, indien geëlimineerd, de productiekosten van lithium-ionbatterijen sterk doen dalen.

 
TEXTURECEL™ Natriumcarboxymethylcellulose

Het meest gebruikte waterige bindmiddel in lithium-ionbatterijelektroden is carboxymethylcellulose (CMC).  TEXTURECEL™ CMC heeft een extreem hoge zuiverheid (>99,5%), een laag vochtgehalte, aangepaste substitutiegraden en een uitstekende kwaliteitsconsistentie.  Hieronder volgt een overzicht van de voordelen van TEXTURECEL™ voor LIB-elektroden.

 

  • Optimale dispersie van actief materiaal en geleidend additief.
  • Mechanische integriteit tijdens productie en cycli.
  • Sterke hechting aan stroomcollector verbetert capaciteit
  • Milieuvriendelijk
  • Kostenbesparend
  • Verkorte droogtijden
  • Gestroomlijnd fabricageproces

Get a Sample


Telefoon +31.43.711.01.00

 
Loading...