المواد الفلورية الصغيرة والجميلة في بطارية الليثيوم الصناعية - الموثق PVDF

PVDF هي واحدة من أسرع البوليمرات الفلورية نمواً في السنوات الأخيرة ، و PVDF لمجلدات بطارية الليثيوم هي واحدة من الأصناف الرئيسية.


PVDF205

ما هو الموثق بطارية الليثيوم؟

الموثق هو عنصر غير نشط في ورقة القطب من بطارية ليثيوم أيون ، وهو واحد من المواد الهامة التي يجب استخدامها في إعداد ورقة القطب من بطارية الليثيوم. وتتمثل المهمة الرئيسية للموثق في توصيل المادة الفعالة للإلكترود والعامل الموصِّل وجامع التيار الكهربائي حتى يكون هناك اتصال شامل بينهما ، مما يقلل من مقاومة الإلكترود ، وفي الوقت نفسه ، تحتوي ورقة الإلكترود على الخواص الميكانيكية الجيدة و قابلية المعالجة. تلبية احتياجات الإنتاج الفعلي. الموثق عبارة عن مركب بوليمر بشكل عام ، ويمكن تصنيفه في رابط مُرَكَّز على الماء وموثق مرتكز على الزيت اعتمادًا على المذيب المراد حله. الموثق المرتكز على الزيوت والذي يشيع استخدامه في بطاريات الليثيوم الصناعية هو محلول مخلوط من PVDF والمذيبات N-methylpyrrolidone (NMP).

لماذا هو PVDF؟

PVDF عبارة عن بوليمر سلسلة يتم تصنيعه عن طريق بلمرة إضافة مونومر VF2. يزيد وزنه الجزيئي بشكل عام عن 300000 ، ويتميز بخصائص البوليمر الفلوري النموذجي - الثبات الممتاز ومقاومة التآكل.

وباعتبارها بوليمر بلوري ، تبلغ تبلور PVDF عمومًا حوالي 50٪ ، وتبلغ درجة حرارة ذوبان البلور حوالي 170 درجة مئوية. بالمقارنة مع البوليمرات الأخرى المشبعة بالفلور ، فإن PVDF بالحرارة له خواص ميكانيكية وخصائص معالجة ممتازة ، لذلك يستخدم PVDF على نطاق واسع في بطاريات الليثيوم ، خاصة في تحضير الأقطاب الكهربائية الرقيقة ، باستخدام المجلدات القابلة للذوبان. يمكن تحقيق عمليات مثل طلاء الملاط أو الصب ، وهو أمر ذو أهمية كبيرة لتحسين كفاءة الإنتاج.

من تأثير الموثق على أداء القطب ، فإن الوزن الجزيئي ، البلورة ومحتوى PVDF نفسه يؤثر على أداء القطب. بشكل عام ، كلما كان الوزن الجزيئي لـ PVDF أكبر ، كان أداء الترابط أفضل ، ونسبة الموثق المطلوبة لإعداد القطب الكهربائي منخفضة. ومع ذلك ، فإن الوزن الجزيئي المفرط يسبب ذوبان PVDF في NMP وتشتت في القطب. انخفاض. تؤثر بلورة PVDF بشكل مباشر على خواصها الميكانيكية ، البلورية العالية ، السلاسل الجزيئية الأكثر كثافة ، والقوى الجزيئية الأقوى ، مما يجعلها تتمتع بخصائص ارتباط أفضل. ومع ذلك ، إذا كانت تبلور PVDF مرتفعًا جدًا ، تكون مقاومة انتقال الإلكترونات والبروتونات في القطب كبيرة ، مما يتسبب أيضًا في مشكلة أن معاوقة القطعة القطبية مرتفعة والشحنة المفرطة والتفريغ كبيرة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن محتوى PVDF في القطب يؤثر بشكل كبير على الخصائص الموصلة والميكانيكية للقطعة القطبية ، مما يؤثر على خصائص السعة ، وخصائص المعدل وأداء دورة البطارية على المدى الطويل.


العيوب الحالية


هناك بعض أوجه القصور الواضحة في استخدام المجلدات PVDF في بطاريات الليثيوم ، بما في ذلك معامل يونغ عالية نسبيا. بين 1 و 4 GPa ، ومرونة القطع القطبية ليست جيدة بما فيه الكفاية. ينخفض الوزن الجزيئي لـ PVDF بعد امتصاص الماء ، وتكون اللزوجة رديئة. متطلبات الرطوبة البيئية مرتفعة نسبيا ؛ بالنسبة للعزل الأيوني والعزل الإلكتروني ، هناك درجة معينة من التورم في المنحل بالكهرباء ، ويحدث تفاعل طارد للحرارة مع الليثيوم المعدني ، LixC6 ، وما إلى ذلك عند درجة حرارة عالية نسبيًا ، مما يضر بسلامة البطارية. في الوقت الحاضر ، يركز الأشخاص بشكل أساسي على تطوير بعض بوليميرات PVDF لتحسين خصائصه.

بالإضافة إلى ذلك ، يتطلب استخدام PVDF كرابط لبطاريات الليثيوم استخدام NMP كمذيب ، وهو مكلف وله بعض التلوث البيئي. لذلك ، دفع العديد من الفنيين في السنوات الأخيرة المزيد من الاهتمام لتطوير المجلدات المائية.