Varför DCM?
Litiumjonbatterier består av fyra viktiga komponenter: katod, anode, membran och elektrolyt.
Membranet är en jämn isolerande film som placeras mellan katod- och anodmaterialen inuti battericellen. Den huvudsakliga funktionen är att separera de positiva och negativa elektroderna för att förhindra direkt kontakt, vilket skulle kunna leda till intensiva interna kemiska reaktioner och därmed orsaka kortslutning.
Dessutom möjliggör dess unika mikroporösa struktur att litiumjoner kan röra sig mellan elektroderna under laddnings- och urladdningsprocesserna, vilket gör att batteriet fungerar.
Membranets mekaniska isoleringsegenskaper och mikroporösa struktur är därför avgörande faktorer. På grund av dess höga mekaniska styrka (såsom draghållfasthet och punkteringsbeständighet), enhetliga tjocklek, god permeabilitet, stabila fysikaliska och kemiska egenskaper samt tjocklek används våtprocessmembran ofta i litiumbatterier med hög energitäthet.
Våtmembranprocessen bygger på extraktions- och porbildningsprinciperna för termotrop fas-separation. Vid höga temperaturer kan paraffinolja och polymerpolyeten (PE) blandas fullständigt, vilket bildar en homogen smälta med specifik fluiditet.
När denna smälta kyls, separeras paraffinolja och polyeten till flytande respektive fast fas. Vid detta stadium är paraffinoljan jämnt fördelad inom den fasta fasen omgiven av polyeten, vilket bildar en sammanhängande struktur.
Denna jämna film framställs sedan genom en komplex filmtillverknings- och sträckningsprocess. Slutligen extraheras den sammanhängande paraffinoljan inom filmen med hjälp av ett lösningsmedel, det lösningsmedel som trängt in i mikroporerna avdunstar genom att filmen upphettas, vilket resulterar i bildandet av en sammanhängande mikroporös struktur.
DCM, ett välkänt och effektivt lösningsmedel, är avgörande i denna komplexa porbildningsprocess. För närvarande kräver de mest avancerade våtmembranprocesserna globalt DCM och inget likvärdigt alternativ har ännu hittats för att ersätta det.
DCM har ett brett användningsområde
Ett av de främsta användningsområdena för DCM är som ett reaktionsmedium inom läkemedelsindustrin. Till exempel vid framställning av antibiotika, där DCM står för cirka 20 % av den globala konsumtionen inom farmaceutisk teknik.
Det används också allmänt inom kosmetisk bearbetning, filmproduktion och färgtillverkning. DCM är den säkraste av de klorerade metanföreningarna, vilket gör det mycket användbart inom en rad olika industrier.
Därför har olika länder infört tydliga regler för hur man ska hantera DCM på arbetsplatsen, till exempel de svenska reglerna i AFS 2018:1. Om dessa regler följs, anses DCM vara säkert att använda, och dispens för användning kan ges.
DCM är inte lättantändligt. Eftersom det är stabilt, behöver man inte vara lika försiktig med att hantera och lagra det som man måste med bensin, alkohol eller aceton.
Enligt en rapport från IVL är diklormetan biologiskt nedbrytbart och ackumuleras inte i levande organismer. Halveringstiden för diklormetan i luften är cirka 3 månader, medan den i vatten och jord, där det bryts ner, är 11–14 dagar.
Miljöexperten professor Åke Bergman kommenterade Senior Materials projekt som involverar DCM med att säga “Det finns ingen anledning till oro för allmänheten.”
DCM har länge använts inom tillverkningen av litiumjonbatterimembran, och det har visat sig vara den mest pålitliga och säkra metoden globalt. I slutet av 1990-talet och början av 2000-talet började japanska företag som Asahi Kasei och Toray använda DCM-våtprocessen för att tillverka batterimembran till digitala enheter som MP3-spelare, bärbara datorer och mobiltelefoner, på grund av den ökade efterfrågan på dessa produkter.
Denna process har nu varit i storskalig användning i 30 år med dess omfattning som fortfarande expanderar.
Efter Japan började sydkoreanska företag som W-Scope och SK också använda denna teknik. I Kina började Senior Materials utveckla och tillverka våtprocessmembran 2003, och efter många års förbättringar har Senior nu en världsledande teknik som de har använt säkert i 20 år.
I Europa, förutom Seniors projekt i Eskilstuna, används DCM över hela EU. Som till exmpel i SKI:s våtprocessmembranprojekt i Polen, Torays projekt i Ungern och Enjies våtprocessprojekt även det i Ungern.
Med den globala gröna energirevolutionen inom elfordon har skalan av våtprocessmembran ökat nästan hundrafalt globalt. På samma sätt har användningen av DCM i litiumbatterimembran också vuxit avsevärt.
Tills lämpliga ersättningar hittas kommer DCM att användas i fabriker över hela världen under en lång tid framöver.