Создан клеевой материал без фтора для аккумуляторов с водой вместо растворителя
Исследователи UC San Diego и Toyota Research Institute of North America разработали водорастворимый binder без фтора для литий-ионных аккумуляторов. Он упрощает производство и переработку, не снижая характеристик батарей.
Binder — это клеевой материал, который смешивается с порошком электрода и удерживает частицы на тонкой металлической фольге. Он составляет небольшую долю массы батареи, но сильно влияет на производство и переработку.
Обычные binder содержат фтор и требуют токсичных растворителей для нанесения. После сушки в печи растворитель нужно собирать и очищать, что повышает энергозатраты и стоимость.
Новый binder не содержит фтора и растворяется в воде. Для его создания использованы два недорогих полимера: полиакриловая кислота и карбоксиметилцеллюлоза.
Полиакриловая кислота обеспечивает равномерное распределение смеси и гибкость. Карбоксиметилцеллюлоза добавляет прочность и адгезию.
Исследователи растворили полимеры в воде и добавили лимонную кислоту. Она связывает полимеры в единую сеть, которая обеспечивает прочность, гибкость и стабильность.
Аккумуляторы с новым binder показали такую же начальную производительность, как обычные литий-ионные. После сотен и тысяч циклов зарядки они сохраняли ёмкость дольше.
Binder совместим с разными типами электродов: LFP-катодами, никель-богатыми катодами, графитовыми и кремниевыми анодами. Это делает технологию универсальной для разных типов батарей.
Для переработки достаточно разобрать аккумулятор и замочить электроды в воде. Binder растворяется, и покрытие электрода отделяется от металлической фольги без остатков.
Восстановленные материалы можно использовать для создания новых аккумуляторов. Они показали такую же производительность, как материалы из батарей с обычным binder.
Следующий шаг — масштабирование производства binder для коммерческого использования. Исследователи также планируют оптимизировать состав для разных химий батарей и сотрудничать с промышленными партнёрами.