HPC у виробництві акумуляторів. HPC — це неіонний ефір целюлози високої чистоти, що характеризується відсутністю іонів натрію, подвійною розчинністю у воді та спирті, зрідженням під дією зсуву, термічним гелеутворенням при підвищених температурах та повним видаленням без залишків шляхом низькотемпературного промивання водою. Він застосовується у чотирьох основних сферах: літій-іонні акумулятори, водні цинк-іонні акумулятори, твердотільні акумулятори та керамічні покриття сепараторів, де виконує функцію спеціального захисного колоїду, а також диспергуючого та загущувального агента для акумуляторів преміум-класу.
Підготовка суспензії для анодів літій-іонних акумуляторів (найпоширеніший комерційний сценарій)
1. Захисний колоїд для диспергування порошку
Гідроксильні групи на молекулярних ланцюгах адсорбують графіт, наночастинки кремнезему та вуглецеві нанотрубки, розділяючи порошки за рахунок стеричного перешкоджання, що запобігає агломерації нанопровідних речовин. Суспензія залишається однорідною без розшарування чи осадження під час відстоювання, що забезпечує високошвидкісне нанесення покриття через щілинну матрицю без дефектів у вигляді мікроотворів та виступаючих частинок.
2. Регулювання реологічних властивостей для забезпечення сумісності з високошвидкісним нанесенням покриття
Він демонструє властивість зрідження під дією зсуву: в’язкість знижується під час перемішування або нанесення на лопатки для забезпечення рівномірного перекачування, тоді як у стані спокою в’язкість швидко відновлюється, що запобігає провисанню країв та нерівномірній товщині електродних листів.
3. Сумісність із силіконово-вуглецевими анодами з високим ступенем набрякання
Після висихання утворюється гнучка тонкоплівкова структура, яка компенсує об’ємне розширення кремнієвих матеріалів під час заряджання та розряджання, зменшуючи утворення тріщин на електродах та відшарування активного матеріалу, а також значно подовжуючи термін експлуатації при великій кількості циклів.
4. Висока чистота з низьким рівнем іонного забруднення (головна перевага над CMC)
CMC — це аніонна натрієва сіль, яка вносить до складу домішки іонів натрію, що, як правило, спричиняють побічні реакції у високоенергетичних та потужних акумуляторах.
Неіонний HPC електронного класу містить надзвичайно низький вміст іонів металів і підходить для літієвих акумуляторів високого класу, що використовуються у побутовій електроніці, а також для літієвих акумуляторів, що забезпечують живлення автомобілів.
5. Тимчасова захисна плівка для захисту технологічного процесу
Після нанесення покриття та висихання HPC утворює на поверхнях електродів захисну плівку, яка запобігає стиранню та відшаруванню активних матеріалів під час каландрування, розрізання та транспортування. Цю плівку можна повністю видалити за допомогою чистої води або спирту без залишків вуглецю.
Добавка для керамічних покриттів на сепараторах літій-іонних акумуляторів
1. Виконує функцію диспергатора для керамічних порошків на основі оксиду алюмінію/беміту, сприяючи стабілізації керамічних суспензій та утворенню однорідних, щільних покриттів.
2. Покращує змочуваність сепараторів електролітом, зменшує міжфазний імпеданс та підвищує ефективність швидкої зарядки.
3. Модифікує сепаратори з поліетилену (PE) та поліпропілену (PP) з метою підвищення термостійкості, зменшення коефіцієнта теплової усадки та поліпшення теплової безпеки акумуляторів.
Добавка для водних катодних суспензій (трикомпонентні катоди / катоди на основі літій-залізо-фосфату)
1. Рівномірно розподілити літій-залізо-фосфат та нанорозмірний провідний вуглець, що забезпечує чудову стабільність суспензії під час зберігання.
2. Висока електрохімічна інертність призводить до зменшення кількості міжфазних побічних реакцій у високовольтних катодних системах та до меншого зниження ємності акумулятора.
3. Придатний для 3D-друку катодних чорнил; формована структура не має провалів чи розривів, а товщина електрода є рівномірною та стабільною.
Підкладка для гелевих твердотільних електролітів (передова галузь накопичення енергії)
1. HPC можна комбінувати з літієвими солями для отримання гнучких гелевих електролітів, які поєднують у собі високу іонну провідність рідких електролітів та переваги твердотільних акумуляторів, що полягають у відсутності витоків.
2. Тривимірна полімерна мережа стримує випаровування електроліту, зменшує випаровування розчинника та пригнічує побічні реакції на межі розділу з електродами.
3. З нього можна наносити надтонкі плівки електроліту, які застосовуються у мініатюрних батареях типу «пауч» та побутових акумуляторах.
Водяні цинково-іонні акумулятори (новий тип безпечного накопичувача енергії)
Суміш HPC із солями цинку застосовується для виготовлення штучних захисних шарів для цинкових анодів, що є передовим промисловим рішенням
