无氟电池保护环境并提高性能

一个研究小组开发了一种新型无氟粘合剂和电解质，旨在推动环保、高性能电池技术的发展。他们的研究成果最近发表在《化学工程杂志》上。

随着人们对环境问题的关注度不断提高，可持续材料在电池技术中的重要性日益凸显。传统锂电池依赖于氟化合物，如聚偏氟乙烯(PVDF)粘合剂和六氟磷酸锂(LiPF6,LP)盐。然而，这种“PVDF-LP”系统会释放剧毒的氟化氢(HF)，从而降低电池性能和寿命。此外，PVDF不可生物降解，随着欧盟(EU)收紧对PFAS的监管，预计到2026年将禁止使用这些物质。

浦项科技大学和韩松化学的研究人员设计了一种非氟化电池系统，以符合即将出台的环境法规并提高电池性能。他们利用韩松化学的专有技术，创造了一种基于高氯酸锂(LiClO4,LC)的电解质来取代氟化LP电解质，以及非氟化芳香族聚酰胺(APA)粘合剂。这种创新的“APA-LC”系统完全不含氟化化合物。

“APA粘合剂”可增强阴极活性材料与铝集流体之间的粘合力，防止电极在电解质中腐蚀，从而显著延长电池寿命。此外，富含氯化锂(LiCl)和氧化锂(Li2O)的“LC系统”可降低界面能垒，促进离子迁移，与现有的LP系统相比，锂扩散速度更快，输出性能更优异。

总体而言，APA-LC系统比传统的PVDF-LP系统表现出更高的氧化稳定性，并且在纽扣电池测试中在2.8–4.3V范围内以1C的快速充电/放电速率进行200次循环后，容量保持率提高20%。

研究团队应用APA-LC系统生产出高容量1.5Ah(安培小时)软包电池。该电池保持了出色的放电容量，并在快速充电试验中表现出色。这标志着世界上首次成功演示了完全可扩展且实用的电池系统，该系统完全由非氟化材料制成，不含任何氟化化合物。

浦项科技大学的朴秀珍教授表示：“我们不仅取代了氟化系统，还证明了其高容量保持率和出色的稳定性。我们的解决方案将推动电池行业的可持续发展，促进向非氟化电池系统的转变，同时确保环保合规。”

韩松化学二次电池材料业务董事总经理尹永浩(Young-HoYoon)表示：“通过解决PFAS监管问题，我们在全球正极粘合剂市场站稳了脚跟，预计到2026年该市场规模将达到1.7万亿韩元。持续的研究将巩固我们作为环保型二次电池材料领先供应商的地位。”

该团队由浦项科技大学化学系的SoojinPark教授和SeohaNam教授领导，并与韩松化学的电池材料研发中心合作。