INTERACCIÓN DE AGLUTINANTES DE FLUORURO DE POLIVINILIDENO (PVDF) CON SOLUCIONES FUERTEMENTE ALCALINAS

Español; castellano. Resumen Se propone una metodología para evaluar los fenómenos degradantes de aglutinantes en los medios alcalinos, información que debe de ser de gran ayuda para los expertos en el campo de la investigación y desarrollo de baterías, ya que se podría evaluar la estabilidad esperada de los aglutinantes fluorados antes de ser probados en células galvánica ensambladas. Por esto, se ahorra tiempo, esfuerzo y se agiliza el trabajo. Mientras que el poli (tetrafluoroetileno), PTFE, ha demostrado ser químicamente inerte, este plantea un desafío tecnológico severo, siendo difícil de procesar debido a su fibrilación. Los aglutinantes alternos son poli (1, 1-difluoroetileno), PVDF, y sus copolímeros, conocidos bajo el nombre comercial de Kynar R , que son significativamente más fáciles de usar. Sin embargo, cuando se mantiene en contacto con soluciones fuertemente alcalinas, la estabilidad química de Kynars se ve comprometida. Estos pueden someterse a reacciones de eliminación con la liberación de iones de fluoruro y la formación de enlaces dobles. Estos enlaces π pueden degradarse aún más por oxidación, en contacto con oxidantes incorporados en el cátodo. Estos procesos químicos no deseados pueden inhibir las propiedades aglutinantes y, en última instancia, pueden reducir la vida útil de las células galvánica, agotando el rendimiento de la batería. En este rol, se investigó la descomposición de la aglutinación de PVDF en medios alcalinos siguiendo dos pasos: (i) los aglutinantes puros fueron probados exponiéndolos a 32 wt % solución acuosa de KOH, a 60◦C, temperatura que acelera los procesos degradantes, y (ii) se investigaron los aglutinantes incorporados en la pasta cátodo en condiciones similares. La degradación del aglutinante se evaluó determinando la concentración de iones de fluoruro liberados, monitoreando el cambio de color y la formación de precipitados y grabando e interpretando los espectros FT-IR.

Inglés. Abstract A careful methodology to monitor binder degrading phenomena in alkaline media is proposed, which should as- sist experts in field of battery research and development, as it can evaluate the expected stability of fluorinated binders, prior to being tested in assembled galvanic cells. By this, it saves time, effort, and expedites work. While poly(tetrafluoroethylene), PTFE, has proven chemically inert, it poses a severe technological challenge, being difficult to process due to its fibrillation. Alternate binders are poly(1,1-difluoroethylene), PVDF, and its copolymers, known under the trade name of Kynar R , which are significantly easier to use. Nevertheless, when kept in contact with strongly alkaline solutions, the chemical stability of Kynars is compromised. They may undergo elimination reactions with the release of fluoride ions and the formation of double bonds. These π bonds may further degrade by oxidation, in contact with oxidizers incorporated in the cathode. Such undesired chemical processes may inhibit the binding properties and, ultimately, may reduce shelf life of galvanic cells, depleting battery performance. In this paper PVDF binder decomposition in alkaline media was investigated in two steps: (i) pure binders were tested by exposing them to 32 wt % aqueous KOH solution, at 60◦C, a temperature that accelerates degrading processes, and next (ii) binders incorporated in cathode paste were investigated under similar conditions. Binder degrading was evaluated by deter- mining the concentration of released fluoride ions, monitoring color change and precipitate formation and recording and interpreting FT-IR spectra.