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 (LiPF 6 , 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 (LiClO 4 , 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 (Li 2 O) 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 2.8–4.3 V 范围内以 1 C 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 1.5 Ah（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。”
所有组件无氟 APA-LC 软包电池在室温下以 0.5 C 和 2.8–4.2 V 范围内的长期循环性能。图片来源：POSTECH
韩松化学二次电池材料业务董事总经理尹永浩 (Young-Ho Yoon) 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 Soojin Park 教授和 Seoha Nam 教授领导，并与韩松化学的电池材料研发中心合作。
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