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    Lithium-Ionen-Batterien

    Die elektrochemische Speicherung ist die effizienteste Methode zur Speicherung von Energie aus erneuerbaren Quellen. Vorreiter bei der elektrochemischen Energiespeicherung ist die Lithium-Ionen-Batterie (LIB). Traditionell erforderte die Elektrodenherstellung für LIBs die Verwendung gefährlicher Lösungsmittel wie NMP aufgrund der Fluorpolymere, die verwendet werden, um das aktive und leitfähige Material auf dem Stromkollektor zusammenzuhalten. Diese lösungsmittelbasierten Bindemittelsysteme sind ein treibender Faktor für die Kosten und die Umweltbeeinflussung von LIBs.

Die Rolle eines Bindemittels in Lithium-Ionen-Batterien


Batterieelektroden bestehen aus 3 Hauptkomponenten; das aktive Material, einem leitfähigen Additiv und einem polymeren Bindemittel. Das aktive Material liefert die elektrochemischen Reaktionen, die zur Stromversorgung der Batterie erforderlich sind, und das leitende Material trägt dazu bei, den Stromfluss zu erleichtern. Oft übersehen, wird das polymere Bindemittel verwendet, um die mechanische Stabilität der Elektrode während der Herstellung zu gewährleisten und eine optimale Dispersion und Haftung des aktiven Materials und des leitfähigen Additivs zum Stromkollektor bereitzustellen. Traditionell wurden Fluorpolymere wie PvDF für diesen Zweck verwendet, aber da die Nachfrage nach LIBs steigt, besteht die Notwendigkeit, auf umweltfreundlichere "grüne" Bindemittel umzusteigen.
 

Wässrige Bindemittel vs. lösungsmittel-basierte Bindemittel

 
Wie oben erwähnt, gibt es bei Bindemitteln auf Lösungsmittelbasis eine Reihe von Bedenken hinsichtlich der Umweltauswirkungen, der Herstellung und der Kosten von Lithiumionenbatterien dar. Die Vorteile der Verwendung eines wässrigen Bindemittels wie TEXTURECEL ™ gegenüber einem Polymer auf Lösungsmittelbasis sind nachstehend aufgeführt.
 

Umweltbelastung

Als Elektrodenbinder verwendete Fluorpolymere sind selbst teratogen und mutagen. Darüber hinaus erfordern sie die Verwendung gefährlicher Lösungsmittel wie NMP, die von vielen Ländern aufgrund schwerwiegender und irreversibler Auswirkungen auf die menschliche Gesundheit und die Umwelt streng reguliert werden. Alternativ sind wässrige Bindemittel wie TEXTURECEL ™ Carboxymethylcellulose ungefährlich und erfordern nur die Verwendung von Wasser zur Herstellung. Darüber hinaus führen die niedrige Trocknungstemperatur und die verkürzte Trocknungszeit von wässrigen TEXTURECEL ™ -Bindemitteln zu einer signifikanten Verringerung der Kohlendioxidemissionen.

 

Herstellung

Die Aufschlämmung von Elektrodenbindemitteln auf Lösungsmittelbasis erfordert spezielle Belüftungssysteme zum Schutz der Arbeiter, und das Lösungsmittel muss während des Trocknungsschritts zurückgewonnen werden, um eine Freisetzung in die Umwelt zu verhindern. Die Herstellung von Elektrodenaufschlämmungen auf Wasserbasis erfordert nur Standard-PSA, und es gibt keinen zusätzlichen Schritt zur Rückgewinnung eines gefährlichen Lösungsmittels während des Trocknens. Darüber hinaus trocknen wässrige Bindemittel schneller als lösungsmittelbasierte Bindemittel, was eine Steigerung der Produktionsleistung ermöglicht.

 

Kosten

Wässrige Bindemittel wie TEXTURECEL ™ CMC sind deutlich günstiger als Fluorpolymere wie PvDF (normalerweise 2-3X). Das für Fluorpolymere erforderliche NMP ist im Vergleich zu Wasser ebenfalls ziemlich teuer. Während diese Kosteneinsparungen bereits erheblich sind, ergeben sich die vielleicht größten Einsparungen aus der Eliminierung des Lösungsmittelrückgewinnungsschritts. Dieser Prozess kann bis zur Hälfte der Produktionskosten von Elektroden ausmachen und, wenn er eliminiert wird, einen großen Beitrag zur Reduzierung der Produktionskosten von Lithium-Ionen-Batterien leisten.

 

TEXTURECEL ™ Natriumcarboxymethylcellulose

Das am häufigsten verwendete wässrige Bindemittel, das in Lithiumionenbatterieelektroden verwendet wird, ist Carboxymethylcellulose (CMC). TEXTURECEL ™ CMC hat eine extrem hohe Reinheit (> 99,5%), einen niedrigen Feuchtigkeitsgehalt, maßgeschneiderte Substitutionsgrade und eine ausgezeichnete Qualitätskonsistenz. Nachfolgend finden Sie eine Zusammenfassung der Vorteile, die TEXTURECEL ™ für LIB-Elektroden bietet.

 

  • Optimale Dispersion von aktivem Material und leitfähigem Additiv.

  • Mechanische Stabilität während der Herstellung und des Zyklus.

  • Eine starke Haftung am Stromabnehmer verbessert die Kapazität

  • Umweltfreundlich

  • Kosteneffizient

  • Verkürzte Trocknungszeiten

  • Optimierter Herstellungsprozess

  • Notenempfehlungen

 

Notenempfehlungen

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