Скидка на подшипники из наличия!
Новое поступление товара в 2026 году!
Работу Калифорнийского университета в Сан-Диего и соавторов опубликовал журнал Nature Communications 9 октября 2026 года
Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего (UC San Diego) предложили связующее для электродов литий-ионных аккумуляторов без фтора, которое готовят на воде вместо токсичного растворителя. Катод из литий-железо-фосфата с ним сохранил в лабораторной ячейке 75,7% ёмкости за 1000 циклов, а при переработке покрытие отходит от фольги в воде за 5 минут.
Обычно частицы катода скрепляют поливинилиденфторидом (PVDF), растворённым в N-метил-2-пирролидоне (NMP). Группа Чжэна Чэня (Zheng Chen) вместе с Университетом штата Аризона (Arizona State University) и Toyota Research Institute of North America заменила его сеткой из полиакриловой кислоты (PAA) и карбоксиметилцеллюлозы (CMC), сшитых лимонной кислотой. Связующее назвали PCC, оптимальный состав — PAA и CMC 1:1 и 5–8% лимонной кислоты по массе.
Сшивка идёт в воде при pH около 6 без нагрева. Термическая сшивка подобных систем требует 150 °C и выше и, как отмечают авторы, грозит деградацией полимера. Окисление PCC начинается выше 5,0 В относительно лития. Связующее проверили с катодами из литий-железо-фосфата (LFP), литий-марганец-железо-фосфата (LMFP) и высоконикелевого NCM811, с графитовым и кремниевым анодами.
Режим C/3 означает заряд и разряд примерно за 3 часа.
Для переработки электроды с PCC перемешивали в воде, и покрытие отделялось от алюминиевой фольги за 5 минут; электроды с PVDF для того же выдерживали в NMP 2 часа. Затем LFP и графит восстанавливали прямым методом — спеканием и отжигом. Восстановленный LFP из электродов с PCC медленнее терял ёмкость, чем из электродов с PVDF, а графит отдавал около 344,8 мА·ч/г при C/10 на протяжении 420 циклов.
По оценке жизненного цикла (LCA) пакетной ячейки графит/LFP на 0,25 кВт·ч, с PCC выбросы парниковых газов при изготовлении ниже на 6,9%, расход энергии — на 9,3%, чем с PVDF. При прямой переработке энергопотребление снижается на 10,0%, выбросы — на 7,2%. Фтора в ячейке становится примерно на 30% меньше: остаётся фтор соли LiPF6 в электролите.
Лабораторные испытания на образцах. Ограничения: испытаны монетные и небольшие пакетные ячейки, многослойная ячейка за 700 циклов сохранила 74,5% ёмкости против 83,5% у однослойной; LCA — сценарная модель без анализа чувствительности. Впереди, по данным университета, масштабирование выпуска связующего.
PVDF ценят за прочные однородные электроды, стабильные в течение многих циклов. Но NMP токсичен, его приходится улавливать и возвращать в процесс, а при переработке остатки PVDF трудно отделить от активного материала: их удаляют при высокой температуре с образованием опасных побочных продуктов. Водные связующие уже применяют в серийных графитовых анодах, для катодов их пока исследуют: водные плёнки при сушке часто растрескиваются, а покрытие отслаивается. С PCC покрытие почти не отслаивалось при отрыве липкой лентой и скручивании электрода.
«Но та же стабильность намного усложняет переработку аккумуляторов». Чжэн Чэнь (Zheng Chen), профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего, — о фторсодержащих связующих; по пресс-релизу университета, перевод inner.su
«Но та же стабильность намного усложняет переработку аккумуляторов».
«Эти дополнительные операции заметно увеличивают затраты и расход энергии, а также воздействие производства аккумуляторов на окружающую среду». Цзяо Линь (Jiao Lin), постдокторант лаборатории Чэня, ведущий автор статьи, — об улавливании растворителя; по пресс-релизу университета, перевод inner.su
«Эти дополнительные операции заметно увеличивают затраты и расход энергии, а также воздействие производства аккумуляторов на окружающую среду».
Технологам электродного производства работа показывает катод на водной технологии без NMP и его рекуперации: в методике статьи электроды с PCC сушили 4 часа при 60 °C, с PVDF — 12 часов при 120 °C в вакууме. Переработчикам интересно, что покрытие снимается водой, без органического растворителя и выжигания связующего.
Для конструкторов и снабженцев, подбирающих аккумуляторы LFP для накопителей и техники, это ориентир на будущее: до серийных элементов работа не дошла.
Материал носит информационный характер и подготовлен по открытым источникам, ссылки на них приведены в тексте. Он не является публичной офертой (ст. 437 ГК РФ) и профессиональной рекомендацией.
Результаты получены авторами исследования и приведены по их публикации. ООО «Иннер Инжиниринг» их не проверяло и не гарантирует их применимость к конкретным изделиям. Подбирайте и рассчитывайте компоненты по технической документации изготовителя.
Упомянутые товарные знаки принадлежат их правообладателям и приведены только для информирования. Упоминание не означает партнёрства, одобрения или сертификации.
Вы можете задать любой вопрос на тему нашей продукции или работы нашего сайта.