Resumen del aglutinante PVDF en baterías de litio
El polifluoruro de vinilideno (PVDF) es un polímero fluorado semicristalino que es soluble en solventes orgánicos polares y posee una alta viscosidad y propiedades adhesivas.
Los materiales aglutinantes para electrodos de baterías de litio preparados con PVDF exhiben una excelente estabilidad química, estabilidad a altas temperaturas y una fuerte afinidad por el electrolito. En consecuencia, ha atraído constantemente una gran atención.
Con el rápido avance de la tecnología de las baterías de iones de litio y el crecimiento del mercado, el PVDF ha experimentado una tendencia al alza sustancial en la industria de las baterías de iones de litio, con una tasa de crecimiento anual de la demanda que supera el 20%. Tan solo en 2019, el mercado global de aglutinantes de PVDF para baterías de litio alcanzó los 300 millones de dólares, y se proyecta que alcance los 1.03 mil millones de dólares para 2026, con una tasa de crecimiento anual compuesta (CAGR) del 25.21%.
La composición de una batería de iones de litio consta de cinco componentes principales: el cátodo, el ánodo, el electrolito, el separador y la carcasa. El PVDF se utiliza principalmente en la industria de las baterías de litio como aglutinante, separador y recubrimiento de separador.
Aglutinante de Baterías de Litio
Para aumentar el área específica del electrodo y reducir la resistencia, los materiales activos del electrodo suelen estar en forma de polvo, lo que requiere el uso de un aglutinante para la adhesión.
Su función principal es unir de manera segura los materiales activos del electrodo y los agentes conductores al colector de corriente, evitando que las partículas de material activo se desprendan debido a la hinchazón durante los procesos de carga y descarga de la batería, al tiempo que reduce la impedancia entre el colector de corriente y el material del electrodo.
Sin embargo, los aglutinantes deben resistir la exposición a largo plazo a entornos específicos y deben ser capaces de soportar los efectos de diversas condiciones.
Actualmente, el PVDF (Polifluoruro de Vinilideno) es la elección principal para el aglutinante del cátodo en el mercado.
Separador de Batería de Litio
El separador de batería de litio actúa como una barrera aislante entre los electrodos positivo y negativo de la batería, evitando el contacto directo entre los materiales activos de los electrodos positivo y negativo y la ocurrencia de cortocircuitos.
Durante las reacciones electroquímicas, mantiene el electrolito necesario y forma un canal para el movimiento de iones.
Separador de PVDF para Baterías de Litio / Microestructura del Separador de PVDF para Baterías de Litio
Recubrimiento del Separador de Baterías de Litio
Los separadores recubiertos con PVDF para baterías de litio presentan características como baja resistencia interna, uniformidad en cuanto al grosor y la porosidad, buenas propiedades mecánicas y excelente estabilidad química y electroquímica.
El PVDF, que significa Polifluoruro de Vinilideno, es un polímero cristalino blanco en forma de polvo. Tiene un punto de fusión de 170°C, una temperatura de descomposición térmica superior a 316°C y un rango de temperatura de uso a largo plazo de -40 a 150°C. Además, posee una resistencia excepcional a la corrosión química, la decoloración a alta temperatura, la oxidación, la abrasión, la flexibilidad y una alta resistencia al impacto.
Actualmente, los separadores recubiertos con PVDF se dividen en tipos a base de agua y a base de aceite según el disolvente utilizado. Debido a la presencia de recubrimientos de nanofibras, este nuevo tipo de separador ofrece una mejor compatibilidad y adherencia a los electrodos de las baterías de litio en comparación con los separadores convencionales, mejorando significativamente el rendimiento de la batería a altas temperaturas y su seguridad.
Además, este separador novedoso muestra una excelente capacidad de absorción de electrolitos líquidos, con la capacidad de transportar y retener líquidos de manera efectiva.
Esto prolonga la vida útil de la batería, mejora su rendimiento de descarga a altas tasas y aumenta la capacidad de salida de la batería en un 20%. Es especialmente adecuado para baterías de almacenamiento de energía de alta gama y baterías de potencia para automóviles.
Uso del PVDF
El mercado de las baterías de litio está experimentando un período de crecimiento rápido. Desde el punto de vista de las áreas de aplicación, la energía, el almacenamiento de energía y la industria 3C son los principales impulsores del desarrollo en la industria de las baterías de iones de litio. Las aplicaciones más significativas incluyen teléfonos móviles, ordenadores portátiles (laptops, tablets), cámaras compactas, dispositivos portátiles, herramientas de iluminación portátil, bancos de energía, equipos de almacenamiento de energía y vehículos eléctricos (automóviles de pasajeros, vehículos utilitarios y vehículos especializados).
Con el rápido desarrollo de nuevas fuentes de energía como las baterías de litio secundarias, el uso de resina de Polifluoruro de Vinilideno (PVDF) en baterías de litio también ha aumentado drásticamente. Impulsada por el crecimiento en las aplicaciones de vehículos eléctricos como parte del desarrollo del transporte sostenible, la demanda de PVDF en las aplicaciones de baterías de litio ha alcanzado cifras de dos dígitos. Asia es el mercado más grande y puede impulsar el aumento en el consumo de PVDF.
