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    Batteries lithium-ion

    Le stockage électrochimique est le moyen le plus efficace de stocker l'énergie produite à partir de sources renouvelables.  La batterie lithium-ion (BLI) est l'une des plus avancées dans le domaine du stockage électrochimique de l'énergie.  Traditionnellement, la production d'électrodes pour les BLI a nécessité l'utilisation de solvants dangereux tels que le NMP en raison des polymères fluorés utilisés pour maintenir ensemble la matière active et le conducteur dans le collecteur de courant.  Ces systèmes de liants à base de solvants sont un facteur déterminant dans le coût et le respect de l'environnement des BLI.

Le rôle du liant dans les batteries lithium-ion
 

Les électrodes de batterie sont constituées de trois composants principaux : la matière active, un additif conducteur et un liant polymère.  La matière active assure les réactions électrochimiques nécessaires à l'alimentation de la batterie et la matière conductrice facilite la circulation de l'électricité.  Le liant polymère, qui est souvent négligé, est utilisé pour assurer l'intégrité mécanique de l'électrode pendant la fabrication et pour assurer une dispersion et une adhésion optimales de la matière active et de l'additif conducteur au collecteur de courant.  Traditionnellement, les polymères fluorés tels que le PvDF ont été utilisés à cette fin, mais comme la demande de BIL augmente, il est nécessaire de passer à des liants "verts" plus respectueux de l'environnement.

 
Liants aqueux et liants à base de solvants
 

Comme mentionné ci-dessus, les liants à base de solvants présentent un certain nombre de problèmes liés à l'impact environnemental, à la fabrication et au coût des batteries lithium-ion.  Les avantages de l'utilisation d'un liant aqueux tel que le TEXTURECEL™ par rapport à un polymère à base de solvant sont décrits ci-dessous.

 
Impact environnemental
 

Les fluoropolymères utilisés comme liants d'électrodes sont eux-mêmes tératogènes et mutagènes.  En outre, ils nécessitent l'utilisation de solvants dangereux tels que le NMP, qui est strictement réglementé par de nombreux pays en raison des effets graves et irréversibles qu'il peut avoir sur la santé humaine et l'environnement.  En revanche, les liants aqueux tels que la carboxyméthylcellulose TEXTURECEL™ ne sont pas dangereux et ne nécessitent que l'utilisation d'eau pour leur fabrication.  En outre, la faible température de séchage et le temps de séchage réduit des liants aqueux TEXTURECEL™ entraînent une diminution significative des émissions de dioxyde de carbone.

 
Fabrication
 

La préparation de coulis de liant d'électrode à base de solvant nécessite des systèmes de ventilation spéciaux pour protéger les travailleurs, et le solvant doit être récupéré pendant l'étape de séchage pour éviter son rejet dans l'environnement.  La préparation des boues d'électrodes à base d'eau ne nécessite qu'un EPI standard et il n'y a pas d'étape supplémentaire de récupération d'un solvant dangereux pendant le séchage.  En outre, les liants aqueux sèchent plus rapidement que les liants à base de solvants, ce qui permet d'augmenter les rendements de production.

 
Coût

 
Les liants aqueux tels que le TEXTURECEL™ CMC sont nettement moins coûteux que les polymères fluorés tels que le PvDF (généralement 2 à 3 fois).  Le NMP nécessaire pour les fluoropolymères est également assez cher par rapport à l'eau.  Bien que ces économies soient importantes, la plus grande économie provient peut-être de l'élimination de l'étape de récupération du solvant.  Ce processus peut représenter jusqu'à la moitié du coût de production des électrodes et, s'il est éliminé, il peut contribuer grandement à réduire le coût de production des batteries lithium-ion.

 
Carboxyméthylcellulose sodique TEXTURECEL™
 

Le liant aqueux le plus couramment utilisé dans les électrodes de batteries lithium-ion est la carboxyméthylcellulose (CMC).  TEXTURECEL™ CMC présente une pureté extrêmement élevée (>99,5%), une faible teneur en humidité, des grades de substitution personnalisés et une excellente constance de qualité.  Ce qui suit est un résumé des avantages que TEXTURECEL™ apporte aux électrodes BLI.

 

  • Dispersion optimale de la matière active et de l'additif conducteur.
  • Intégrité mécanique pendant la fabrication et le cycle.
  • Forte adhérence au collecteur de courant améliorant la capacité.
  • Respect de l'environnement
  • Rentabilité
  • Réduction des temps de séchage
  • Processus de fabrication rationalisé

 
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