Un equipo de investigación ha desarrollado un nuevo aglutinante y electrolito sin flúor diseñado para avanzar en la tecnología de baterías ecológicas y de alto rendimiento.Sus hallazgos fueron recientementepublicadoen elRevista de ingeniería química.

A medida que se intensifican las preocupaciones medioambientales, la importancia de los materiales sostenibles enbateríaLa tecnología está creciendo.Las baterías de litio tradicionales dependen de compuestos fluorados comofluoruro de polivinilideno(PVDF) y hexafluorofosfato de litio (LiPF₆, LP) sales.Sin embargo, este sistema "PVDF-LP" libera fluoruro de hidrógeno (HF) altamente tóxico, lo que reduce el rendimiento y la vida útil de la batería.Además, el PVDF no es biodegradable y, dado que la Unión Europea (UE) endurece las regulaciones sobre las PFAS, se espera una prohibición de estas sustancias para 2026.

Investigadores de POSTECH y Hansol Chemical han diseñado un sistema de batería no fluorada para cumplir con las próximas regulaciones medioambientales y mejorar el rendimiento de la batería.Crearon un perclorato de litio (LiClO₄, LC) para reemplazar electrolitos LP fluorados junto con un aglutinante de poliamida aromática (APA) no fluorada utilizando la tecnología patentada de Hansol Chemical.Este innovador sistema "APA-LC" está completamente libre de compuestos fluorados.

El "aglutinante APA" refuerza la unión entre el material activo del cátodo y el colector de corriente de aluminio, evitando la corrosión del electrodo en el electrolito y extendiendo significativamente la vida útil de la batería.Además, el "sistema LC", enriquecido con cloruro de litio (LiCl) y óxido de litio (Li₂O), reduce la barrera de energía en la interfaz para promover la migración de iones, lo que lleva a una difusión del litio más rápida y un rendimiento de salida superior en comparación con el sistema LP existente.

En general, el sistema APA-LC mostró una mayor estabilidad a la oxidación que el sistema PVDF-LP convencional y mantuvo una retención de capacidad un 20 % mayor después de 200 ciclos a una velocidad de carga/descarga rápida de 1 C, dentro del rango de 2,8 a 4,3 V en unprueba de pila de moneda.

El equipo de investigación aplicó el sistema APA-LC para producir una celda de bolsa de alta capacidad de 1,5 Ah (amperios-hora).La celda mantuvo una excelente capacidad de descarga y demostró un sólido rendimiento durante las pruebas de carga rápida.Esta es la primera demostración exitosa en el mundo de un sistema de batería que es completamente escalable y práctico, fabricado íntegramente con materiales no fluorados y sin compuestos fluorados.

El profesor Soojin Park de POSTECH dijo: "No solo hemos reemplazado los sistemas fluorados; hemos demostrado una retención de alta capacidad y una estabilidad excepcional. Nuestra solución promoverá la sostenibilidad de la industria de las baterías, facilitando el cambio a sistemas de baterías no fluoradas mientrasgarantizar el cumplimiento ambiental."

El director general Young-Ho Yoon del negocio de materiales para baterías secundarias de Hansol Chemical comentó: "Al abordar las preocupaciones regulatorias de PFAS, hemos asegurado un punto de apoyo en el mercado mundial de aglutinantes catódicos, que se prevé que alcance los 1,7 billones de KRW para 2026. La investigación continua solidificará nuestra posicióncomo proveedor líder de materiales ecológicos para baterías secundarias".

El equipo estuvo dirigido por el profesor Soojin Park y Seoha Nam del Departamento de Química de POSTECH, en asociación con el centro de I+D de materiales para baterías de Hansol Chemical.