Fluoride-free batteries: Safeguarding the environment and enhancing performance
PVDF-LC 和 APA-LC 系统的示意图。图片来源:浦项科技大学

研究小组开发了一种新型无氟粘合剂和电解质,旨在推进环保、高性能电池技术。他们的发现最近发表化学工程杂志

随着环境问题的加剧,可持续材料的重要性技术正在不断发展。传统的锂电池依赖于氟化化合物,例如(PVDF) 粘合剂和六氟磷酸锂 (LiPF6,LP)盐。然而,这种“PVDF-LP”系统会释放剧毒的氟化氢(HF),从而降低电池性能和使用寿命。此外,PVDF 不可生物降解,随着欧盟 (EU) 对 PFAS 的监管收紧,预计到 2026 年将禁止这些物质。

POSTECH 和 Hansol Chemical 的研究人员设计了一种非氟化电池系统,以符合即将出台的环境法规并提高电池性能。他们创造了高氯酸锂(LiClO4使用 Hansol Chemical 的专有技术,基于非氟化芳香族聚酰胺 (APA) 粘合剂的电解液取代氟化 LP 电解液。这种创新的“APA-LC”系统完全不含氟化物。

“APA粘合剂”增强了正极活性材料与铝集流体之间的粘合,防止电解液中的电极腐蚀,显着延长电池寿命。此外,“LC 系统”富含氯化锂 (LiCl) 和氧化锂 (Li2O),降低了界面处的能垒,促进离子迁移,与现有的LP系统相比,导致更快的锂扩散和卓越的输出性能。

Fluoride-free batteries: Safeguarding the environment and enhancing performance
石墨/NCM811纽扣型全电池在0.5 C充电倍率和0.2 C至3 C放电倍率下的倍率能力(1℃ = 210mAh-g)Ø1)。图片来源:浦项科技大学

总体而言,APA-LC 系统表现出比传统 PVDF-LP 系统更高的氧化稳定性,并且在 2.8-4.3 V 范围内以 1 C 的快速充电/放电速率进行 200 次循环后,容量保持率保持在 20% 以上。纽扣电池测试。

研究团队应用APA-LC系统生产出高容量1.5 Ah(安时)软包电池。该电池保持了优异的放电能力,并在快充试验中表现出强大的性能。这标志着世界上首次成功演示了完全可扩展且实用的电池系统,该系统完全由非氟化材料制成,不含任何氟化化合物。

浦项科技大学的 Soojin Park 教授表示:“我们不仅取代了氟化系统;我们还证明了其高容量保持能力和出色的稳定性。我们的解决方案将促进电池行业的可持续发展,促进向非氟化电池系统的转变,同时确保环境合规。”

Fluoride-free batteries: Safeguarding the environment and enhancing performance
无氟 APA-LC 软包电池所有组件在室温 0.5 C、2.8–4.2 V 范围内的长期循环性能。图片来源:POSTECH

Hansol Chemical 二次电池材料业务董事总经理 Young-Ho Yoon 表示:“通过解决 PFAS 监管问题,我们在全球正极粘合剂市场中站稳了脚跟,预计到 2026 年将达到 1.7 万亿韩元。持续的研究将巩固我们的地位作为领先的环保二次电池材料供应商。”

该团队由浦项科技大学化学系的 Soojin Park 和 Seoha Nam 教授领导,与 Hansol Chemical 的电池材料研发中心合作。

更多信息:Seoha Nam 等人,具有高倍率能力的所有无氟锂离子电池,化学工程杂志(2024)。DOI:10.1016/j.cej.2024.154790

引文:无氟电池:保护环境并提高性能(2024 年 9 月 26 日)检索日期:2024 年 9 月 26 日来自 https://techxplore.com/news/2024-09-fluide-free-batteries-safeguarding-environment.html

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