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锂离子电池粘结剂的分类解析

2024-02-03   点击量:1051

不论何时,在锂离子电池内部有使用占比不到1~2%的电池粘结剂,扮演着紧要的核心角色,且往往因为粘结剂高分子聚合物的某些特性为电池性能带来意想不到的影响。


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一、PVDF的性能


聚偏氟乙烯(PVDF)是一种具有高介电常数的聚合物材料,具有良好的化学稳定性和温度特性,具有优良的机械性能和出产性,对提高粘结性能有积极的用途,被广泛使用于锂离子电池中,作为正负极粘结剂。


影响PVDF粘结性的影响因素紧要有分子量大小、结晶度、PVDF改性、正极材料及导电剂种类等。PVDF分子量越大,粘结性越强,极片的剥离强度就越大。结晶度越高,分子链之间堆砌的更加紧密,分子间用途力更大,粘结性更好。PVDF用作锂离子电池粘结剂具有良好的性能,影响其使用的紧要是PVDF粉末在NMP溶剂中的溶解程度和水分影响。


二、CMC和SbR


CMC胶液与金属箔有良好的粘结性,且具有导电性能。CMC胶液粘度会随着温度的升高而降低,容易吸潮,弹性较差。丁苯橡胶(SbR)是一种水性粘结剂,一种高分子材料具有良好的耐水和耐老化性能。


相对来说SbR粘结性更强,但是其在长时间的搅拌下容易破乳,从而结构破坏,降低其粘结性,一般情况下SbR选择在搅拌后期加入。同时SbR分散效果并没有CMC好,过多的SbR会出现较大溶胀,所以也不能完全用SbR作为粘结剂。


三、聚丙烯酸(PAA)及其盐类粘结剂


聚丙烯酸是一种水溶性链状聚合物,可以与许多金属离子形成聚丙烯酸盐,如聚丙烯酸及其盐的分子链中同样具有许多含氧基团(-COOH),能够与硅碳活性材料表面形成氢键用途,赋予活性颗粒与集流体之间较强的结合力,同时还具有缓解硅基材料体积膨胀的用途,还能够改善电池的循环性能,提高电池的寿命聚丙烯酸钠,聚丙烯酸钠易溶于水,具有增稠的用途,可用于锂离子电池料浆的增稠剂。


四、聚四氟乙烯(PTFE)类


PTFE单体的分子式是(CF2CF2),PTFE具有良好的粘结性,能够在电极基体中形成一种弹性的网状结构,在这种结构中,活性物质不但彼此接触良好,有利于电子的传导,还可以对抗由于电极充放电造成的膨胀和收缩,能够改善锂离子电池的放电性能和储存寿命。


五、聚乙烯醇(PVA)


聚乙烯醇(PVA)是一种白色至微黄色固体或者粉末,是一种常见的水溶性高分子化合物,其分子链中含有大量的羟基,可以在碳负极材料表面形成氢键,具有较好的粘结性。


锂离子电池用粘结剂除了要满足粘结性高之外,还要具有粘结后极片柔韧性好、在电解液中不溶解、致密性、化学和电化学稳定性以及易于电极涂覆,还要加上成本低、具有环保性等,想要满足所有的特性是比较困难的,粘结剂还有很长一段路要走。


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