Ligantes de bateria de lítio, como PVDF, CMC, PAA, etc.
Jun 15, 2025
Os eletrodos das baterias de íons de lítio (LIBs) são compostos principalmente por materiais eletroquimicamente ativos, aditivos condutores, ligantes, coletores de corrente e outros componentes. Entre estes, os ligantes são um componente crítico dos eletrodos das LIBs. Os ligantes podem aderir firmemente os materiais ativos e condutores ao coletor de corrente, formando uma estrutura completa do eletrodo. Eles evitam o desprendimento ou a esfoliação dos materiais ativos durante os processos de carga e descarga, ao mesmo tempo que dispersam uniformemente os materiais ativos e os agentes condutores. Isso permite a formação de uma rede favorável de transporte de elétrons e íons, facilitando assim o transporte eficiente de elétrons e íons de lítio. Atualmente, as substâncias utilizadas como ligantes de eletrodos incluem poli(fluoreto de vinilideno) ( PVDF) , carboximetilcelulose (CMC), borracha de estireno-butadieno (SBR), poli(vinilpirrolidona) (PVP), poli(metacrilato de metila) (PMMA), poli(acrilonitrila) (PAN), poli(ácido acrílico) ( PAA ), poli(álcool vinílico) (PVA), alginato de sódio (Alg), polímero de β-ciclodextrina (β-CDp), emulsão de polipropileno (LA132), poli(tetrafluoroetileno) ( PTFE ), e assim por diante, bem como derivados funcionalizados dos polímeros ou copolímeros acima mencionados, formados por monômeros. Em eletrodos de bateria de íons de lítio (LIB), o desempenho ideal do ligante deve incluir: (1) estabilidade química e eletroquímica em um determinado sistema eletrodo/eletrólito, resistência à corrosão do eletrólito e nenhuma ocorrência de reações redox dentro da faixa de tensão operacional; (2) Deve apresentar boa solubilidade, com rápida taxa de dissolução e alta solubilidade em solventes, e os solventes necessários devem ser seguros, ecologicamente corretos e não tóxicos, sendo preferidos os solventes à base de água; (3) Deve ter viscosidade moderada para facilitar a mistura da pasta e manter a estabilidade da pasta, além de possuir forte adesão, resultando em eletrodos com alta resistência ao descascamento, excelentes propriedades mecânicas e baixo uso de ligante; (4) Deve demonstrar boa flexibilidade para tolerar a flexão durante o manuseio do eletrodo e as mudanças de volume das partículas do material ativo durante os ciclos de carga-descarga dos LIBs; (5) Deve ser capaz de formar uma rede condutora ideal com agentes condutores, levando a eletrodos com boa condutividade elétrica e capacidade de condução de íons de lítio; (6) Deve estar amplamente disponível e ter baixo custo. Este artigo resume as conquistas recentes de pesquisas relacionadas aos ligantes de eletrodos LIB, com foco na introdução dos mecanismos de adesão dos ligantes em eletrodos e dos ligantes à base de óleo e água comumente usados nos eletrodos LIB atuais. 1 Mecanismo de adesão de ligantes em eletrodos de bateria de íons de lítio O processo de produção de eletrodos LIB normalmente envolve quatro etapas: misturar vários materiais (incluindo materiais ativos...