Шолу
Литий-ионды аккумуляторлар (LIB) нарығы электр көліктерін (EV) енгізу мен жаңартылатын энергияны сақтаудың арқасында бұрын-соңды болмаған өсімді бастан кешуде. 2024 жылы әлемдік литий-ионды батареялар өндіру қуаты 1 200 ГВт·сағаттан асып, 2030 жылға қарай 4 000 ГВт·сағаттан асуы күтілуде. Арнайы химиялық заттар батареяның құн тізбегінің барлық сатысында — электродты байланыстырушы полимерлеуден электролит синтезіне және сепараторды функционаландыруға дейін — шешуші рөл атқарады.
Батарея өндірісіндегі негізгі химиялық мәселелерге мыналар жатады: батареялық сапалы (>10 ppm жеке металл қоспалары) аса жоғары тазалықты қамтамасыз ету, электродтың жақсы жабысып қалуын қамтамасыз ету үшін полимерлі байланыстырушы молекулалық салмағын бақылау, термиялық тұрақты электролит қоспаларын әзірлеу және қауіпсіздікті арттыру үшін жетілдірілген сепаратор жабындарын өндіру.
Батарея өндірісіндегі химиялық қолданбалар
Арнайы химиялық заттар аккумулятор өндірісінің бірнеше кезеңдерінде қолданылады:
- Электрод байланыстырушы полимеризациясы: PVDF (поливинилиден фторид) және SBR/CMC байланыстырушылары бақыланатын полимеризация бастағыштарын қажет етеді. SBR латек байланыстырушысын өндіру үшін AZO бастағыштары қолданылады.
- Электролит аралық қоспалары: Литий гексафторфосфатын (LiPF₆) синтездеу үшін жоғары тазалықтағы фторидті химикаттар қажет. Органикалық карбонатты еріткіштер (EC, DMC, EMC) тазарту катализаторларын талап етеді.
- Ажыратқыш қаптамалары: Полиолефинді ажыратқыштарға арналған керамикалық қаптамалар (Al₂O₃, SiO₂) пероксид немесе AZO бастағыштарымен қатайтылатын полимерлі байланыстырғыштарды пайдаланады.
- Ток жинаушыларды өңдеу: Алюминий мен мыс фольгаларын беттік өңдеу үшін арнайы гравировкалау және пассивациялау химикаттары қолданылады.
- Термоменеджмент: Фазалық ауысу материалдары (PCM) және жылу интерфейс материалдары пероксидтермен байланысқан полимерлік матрицаларды пайдаланады.
Өнімдерге ұсыныстар
| Өнім | Химиялық атауы | CAS нөмірі | Аккумуляторды қолдану |
|---|---|---|---|
| AIBN | Азобис(изобутиронітрил) | 78-67-1 | Анодқа арналған SBR байланыстырушы латекс |
| Перодокс DCP | Дикумил пероксиді | 80-43-3 | PE сепараторының кросс-линкингі |
| Электрондық фторид | Жоғары тазалықтағы фторид тұздары | Әртүрлі | Литий гексафторфосфаты (LiPF₆) электролитінің синтезі |
| Perodox BIPB | Бис(т-бутилпероксиизопропил)бензен | 2212-81-9 | Термиялық интерфейс материалының қатаюы |
| Литий карбонаты | Li₂CO₃ (аккумуляторлық дәрежедегі) | 554-13-2 | Катодтық прекурсор (NCM, LFP) |
Салыстыру: Литий батареясының электродтарына арналған байланыстырушы жүйелер
| Параметр | PVDF (Катод) | SBR/CMC (Анод) | Су негізіндегі акрил |
|---|---|---|---|
| Инициатор жүйесі | Қолданылмайды (эмульсиялық полимерленген) | AIBN/AZO | ACVA (суда еритін) |
| Еріткіш | NMP (улы, қайта өңдеуге болатын) | Су | Су |
| Жабысу беріктігі | Өте жақсы | Жақсы | Орташа |
| Электрохимиялық тұрақтылық | Өте жақсы (4.2В+) | Жақсы (<1.0В Li-ге қатысты) | Жақсы (<3.0В) |
| Бағасы | Жоғары ($15-25/кг) | Төмен ($3-5/кг) | Төмен ($3-6/кг) |
| Экологиялық әсер | Жоғары (NMP) | Төмен (су) | Төмен (су) |
Оқиғаға негізделген зерттеу: Кремнийі жоғары электродтар үшін анод байланыстырушысының адгезиясын жақсарту
Батарея өндірушісі 15% кремний (SiOₓ) қоспасы бар жоғары энергия тығыздығы бар анодтарды әзірлеуде. Олардың қолданыстағы SBR/CMC байланыстырушысы литизация/делитизация кезінде кремний көлемінің ұлғаюынан байланыстырушының қабаттан ажырауына әкеліп, циклдік тұрақтылығы нашар (300 циклден кейін сыйымдылықтың 70 % сақталуы) болды.
Шешім: Do Sender Chem компаниясы AIBN бастағышымен дәл 0,4 салмақ% мөлшерінде синтезделген оңтайландырылған SBR латексін ұсынды, ол молекулалық салмағы Mw 250 000 және тар PDI (1,5) көрсеткіші бар SBR өндірді. Жақсартылған байланыстырушы силикон бөлшектеріне жоғары икемділік пен жабысушылық көрсетті.
Нәтижелер:
- 300 циклден кейінгі сыйымдылықты сақтау: 88% (70%-дан)
- Бірінші циклдің кулондық тиімділігі: 92,5% (89%-дан)
- Электродтың ажырау күші: 4,2 Н/м (2,8 Н/м-ден)
- 100 циклден кейін электродың ісінуі: 8% (15%-дан)
Тазалық талаптары және сапаны бақылау
Батареяға арналған химиялық заттар қатаң тазалық бақылауын талап етеді: (1) металл қоспалар (Fe, Cu, Ni, Cr) әрқайсысы 10 ppm-ден аз болуы тиіс, ішкі қысқа тұйықталудың алдын алу үшін; (2) электролит еріткіштеріндегі су мөлшері 20 ppm-ден аз болуы тиіс; (3) пероксидтердегі еркін қышқыл электродтың коррозиясын болдырмау үшін 100 ppm-ден аз болуы тиіс; (4) қатты қоспалардың бөлшектердің D50 өлшемі біркелкі таралу үшін 1 мкм-ден аз болуы қажет. Do Sender Chem әрбір батареялық дәрежедегі жүкті ICP-MS металл талдауымен толық талдау сертификатын (CoA) ұсынады ма?