Applications

สารเคมีเฉพาะทางสำหรับการผลิตแบตเตอรี่ลิเธียม

July 4, 2026 1 min read

ภาพรวม

ตลาดแบตเตอรี่ลิเธียม-ไอออน (LIB) กำลังเติบโตอย่างไม่เคยมีมาก่อน โดยได้รับแรงผลักดันจากการใช้รถยนต์ไฟฟ้า (EV) และการเก็บพลังงานจากแหล่งพลังงานหมุนเวียน กำลังการผลิต LIB ระดับโลกได้เกิน 1,200 GWh ในปี 2024 และคาดว่าจะถึง 4,000+ GWh ภายในปี 2030 สารเคมีพิเศษมีบทบาทสำคัญตลอดห่วงโซ่คุณค่าของแบตเตอรี่ — ตั้งแต่การโพลิเมอไรเซชันของสารยึดเกาะอิเล็กโทรด ไปจนถึงการสังเคราะห์อิเล็กโทรไลต์ และการปรับคุณสมบัติของตัวแยก

ความท้าทายทางเคมีหลักในการผลิตแบตเตอรี่ ได้แก่: การบรรลุความบริสุทธิ์ระดับสูงมาก (ระดับแบตเตอรี่, <10 ppm สำหรับสิ่งเจือปนโลหะแต่ละชนิด), การควบคุมน้ำหนักโมเลกุลของสารยึดเกาะโพลิเมอร์เพื่อความยึดเกาะของอิเล็กโทรดที่เหมาะสมที่สุด, การพัฒนาสารเติมแต่งอิเล็กโทรไลต์ที่มีความเสถียรทางความร้อน, และการผลิตชั้นเคลือบตัวแยกขั้นสูงเพื่อเพิ่มความปลอดภัย

การประยุกต์ใช้สารเคมีในการผลิตแบตเตอรี่

สารเคมีพิเศษถูกใช้ในหลายขั้นตอนของการผลิตแบตเตอรี่:

  • การโพลีเมอไรเซชันของสารยึดเกาะอิเล็กโทรด: สารยึดเกาะ PVDF (โพลีวินิลิเดนฟลูออไรด์) และ SBR/CMC ต้องการตัวเริ่มต้นการโพลีเมอไรเซชันที่ควบคุมได้ ตัวเริ่มต้น AZO ถูกใช้ในกระบวนการผลิตสารยึดเกาะลาเท็กซ์ SBR
  • สารตั้งต้นอิเล็กโทรไลต์: การสังเคราะห์ลิเทียมเฮกซาฟลูออโรฟอสเฟต (LiPF₆) ต้องการสารเคมีฟลูออไรด์ความบริสุทธิ์สูง สารละลายคาร์บอเนตอินทรีย์ (EC, DMC, EMC) ต้องการตัวเร่งปฏิกิริยาสำหรับการทำให้บริสุทธิ์
  • การเคลือบตัวแยก: การเคลือบเซรามิก (Al₂O₃, SiO₂) บนตัวแยกโพลีโอเลฟินใช้สารยึดเกาะโพลิเมอร์ที่ผ่านการบ่มด้วยสารเริ่มต้นเปอร์ออกไซด์หรือ AZO
  • การรักษาพื้นผิวตัวเก็บกระแสไฟฟ้า: การรักษาพื้นผิวของแผ่นอลูมิเนียมและแผ่นทองแดงใช้สารกัดกร่อนพิเศษและสารเคมีเพื่อทำให้ผิวเป็นเฉื่อย
  • การจัดการความร้อน: วัสดุเปลี่ยนเฟส (PCMs) และวัสดุต่อมความร้อนใช้เมทริกซ์โพลิเมอร์ที่เชื่อมโยงข้ามด้วยเปอร์ออกไซด์

คำแนะนำผลิตภัณฑ์

ผลิตภัณฑ์ ชื่อสารเคมี หมายเลข CAS การใช้งานในแบตเตอรี่
AIBN Azobis(isobutyronitrile) 78-67-1 ลาเท็กซ์สารยึดเกาะ SBR สำหรับขั้วบวก
เพอร์ออกซิด DCP ไดคูมิลเปอร์ออกไซด์ 80-43-3 การเชื่อมโยงข้ามของตัวแยก PE
ฟลูออไรด์อิเล็กทรอนิกส์ เกลือฟลูออไรด์ความบริสุทธิ์สูง ต่างๆ การสังเคราะห์ LiPF₆ สำหรับอิเล็กโทรไลต์
เพอร์ออกซิด BIPB Bis(t-butylperoxyisopropyl)benzene 2212-81-9 การบ่มวัสดุต่อความร้อน
คาร์บอเนตลิเทียม Li₂CO₃ (เกรดแบตเตอรี่) 554-13-2 สารตั้งต้นขั้วลบ (NCM, LFP)

การเปรียบเทียบ: ระบบสารยึดเกาะสำหรับอิเล็กโทรดแบตเตอรี่ลิเธียม

พารามิเตอร์ PVDF (ขั้วแคโทด) SBR/CMC (ขั้วบวก) อะคริลิกแบบน้ำ
ระบบตัวเริ่มต้น ไม่ระบุ (โพลิเมอร์แบบอิมัลชัน) AIBN/AZO ACVA (ละลายในน้ำ)
ตัวทำละลาย NMP (มีพิษ, สามารถนำกลับมาใช้ใหม่ได้) น้ำ น้ำ
ความแข็งแรงของการยึดติด ยอดเยี่ยม ดี ปานกลาง
ความเสถียรทางไฟฟ้าเคมี ยอดเยี่ยม (4.2V+) ดี (<1.0V เทียบกับ Li) ดี (<3.0V)
ต้นทุน สูง ($15-25/kg) ต่ำ ($3-5/kg) ต่ำ ($3-6/kg)
ผลกระทบต่อสิ่งแวดล้อม สูง (NMP) ต่ำ (น้ำ) ต่ำ (น้ำ)

กรณีศึกษา: การปรับปรุงการยึดติดของสารยึดเกาะแอโนดสำหรับอิเล็กโทรดที่มีซิลิคอนสูง

ผู้ผลิตแบตเตอรี่กำลังพัฒนาขั้วบวกที่มีความหนาแน่นพลังงานสูง โดยมีปริมาณซิลิคอน (SiOₓ) 15% สารยึดเกาะ SBR/CMC ที่ใช้อยู่เดิมมีความเสถียรในการชาร์จ-คายประจุต่ำ (รักษาความจุได้ 70% หลังจาก 300 รอบ) เนื่องจากปริมาตรของซิลิคอนขยายตัวระหว่างกระบวนการลิเธียม/เดลิเธียม ซึ่งทำให้สารยึดเกาะเกิดการแยกชั้น

วิธีแก้ปัญหา: Do Sender Chem ได้แนะนำให้ใช้ลาเท็กซ์ SBR ที่ได้รับการปรับแต่งให้เหมาะสม ซึ่งสังเคราะห์ด้วยตัวเริ่มต้น AIBN ที่ปริมาณ 0.4 wt% อย่างแม่นยำ ทำให้ได้ SBR ที่มีค่า PDI (1.5) แคบ และน้ำหนักโมเลกุล Mw 250,000 สารยึดเกาะที่ได้รับการปรับปรุงนี้แสดงให้เห็นถึงความยืดหยุ่นและความยึดเกาะที่เหนือกว่าต่ออนุภาคซิลิคอน

ผลลัพธ์:

  • การรักษาความจุหลัง 300 รอบ: 88% (จาก 70%)
  • ประสิทธิภาพคูลอมบิกในรอบแรก: 92.5% (จาก 89%)
  • ความแข็งแรงในการลอกของอิเล็กโทรด: 4.2 N/m (จาก 2.8 N/m)
  • การบวมของอิเล็กโทรดหลัง 100 รอบ: 8% (จาก 15%)

ข้อกำหนดความบริสุทธิ์และการควบคุมคุณภาพ

สารเคมีสำหรับแบตเตอรี่ต้องผ่านการควบคุมความบริสุทธิ์อย่างเข้มงวด: (1) สารปนเปื้อนโลหะ (Fe, Cu, Ni, Cr) ต้องมีค่า <10 ppm สำหรับแต่ละชนิด เพื่อป้องกันการลัดวงจรภายใน; (2) ปริมาณน้ำในตัวทำละลายของอิเล็กโทรไลต์ต้อง <20 ppm; (3) กรดอิสระในสารเปอร์ออกไซด์ต้อง <100 ppm เพื่อป้องกันการกัดกร่อนของอิเล็กโทรด; (4) ขนาดอนุภาคของสารเติมแต่งแบบแข็งต้องเป็น D50 <1 μm เพื่อการกระจายตัวที่สม่ำเสมอ Do Sender Chem จัดทำใบรับรองผลการวิเคราะห์ (CoA) แบบครบถ้วน พร้อมการวิเคราะห์โลหะด้วย ICP-MS สำหรับทุกการจัดส่งสารเคมีเกรดแบตเตอรี่

ค้นพบกลุ่มผลิตภัณฑ์ของเรา

มาค้นพบสารเปอร์ออกไซด์อินทรีย์ความบริสุทธิ์สูง สารเริ่มต้นแบบอาโซ และสารตัวกลางทางเคมีคุณภาพสูง สำหรับการใช้งานในอุตสาหกรรมของคุณ