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分享一篇干货I锂离子电池粘结剂解决方案#锂离子电池#粘接剂#解决方案粘结剂是锂离子电池极片的重要组成材料之一,是将电极片中活性物质和导电剂粘附在电极集流体上的高分子化合物,具有增强活性材料、导电剂和集流体间接触性以及稳定极片结构的作用,是锂离子电池材料中技术含量较高的附加材料研究表明,虽然粘结剂在电极片中用量较少,但粘结剂性能的优劣直接影响电池的容量、寿命及安全性正极
1.binder—PVDF聚偏氟乙烯主要是指偏氟乙烯均聚物、偏氟乙烯与其他化合o PVDFPoly-vinylidene fluoride物的共聚物℃是结晶性聚合物,结晶度一般为左右,熔融温度在之间o PVDF50%140-180由于键长短,键能高故具有良好的抗氧化性、耐化学腐蚀性、耐高温o C-F486kJ/mol,PVDF性,特别是在碳酸酯类溶剂、、等中稳定性好EC DECDMC主要种类
1.1PVDF•均聚类是偏氟乙烯的均聚物,如等;PVDF,VDFVinylidene FluorideHSV900,5130•共聚物类主要使用的是偏氟乙烯六氟丙烯的共聚物,如等PVDF,VDF/HFP2801,LBG合成方法
1.2PVDF通常由偏氟乙烯通过悬浮聚合或乳液聚合而成,反应方程式如下所示CH2=CF2^CH2CF2n分子量对的影响不同聚合度的VDF均聚物,其熔点温度差异不大;但PVDF分子
1.3PVDF量的大小会影响其在溶剂中的溶解难易程度在一定分子量范围内,分子量的提高有助于粘结力和内聚力的提高;改性对PVDF结晶度/溶胀度影响掺杂的-HFP量越多,其结晶度越低,导致熔点相应降低;0%6%11%15%掺杂量•HFPKynar741Kynar2801Kynar2851Kynar2851熔点/℃169155142一於霭的代结晶度降低,聚合物溶胀程度增大(甚至溶解)面临的问题与挑战
1.4PVDF在合适范围内提高分子量提局粘结力在上接枝极性基团PVDF高敷料量提段)溶液悬浮PVDF厚涂布能力增加极片韧性掺杂、共聚,降低我丹原斤能源时-------------------------------代过高分子量(>)对粘结力的提升效果不明显,但150W1会造成更难溶解表面能较小聚合物一改善包覆效果高曳压阴极(binder选择具有络合基团-CN基的聚合物络合作用)一包覆层厚度合适(<):已新能源时代20nm抑制改善b in de r包覆效果及提高b in颗NCM de r强度粒破碎水含量控制S.新能源时代降低NCM表面游离Li接枝、改性抗避胶阴极binder非PVDF类上,新能源时代负极
2.binder—SBRSBR(丁苯橡胶乳液)由丁二烯及苯乙烯两种单体经自由基乳液聚合而成常用的锂离子电池SBR粘结剂除上述两种单体外,通常都引入了新的功能单体,用以提高其离子电导率或粘附力,--CH—CH=OI-a丁m被单体部分,校校改慢后,可侬培力05章乙煜硬单体,用以虐加台2内力It M通过调节两种单体的比例从而能制备具有一定粘结力和模量的粘结剂的种类
2.1SBR■丁苯橡胶乳液由丁二烯和苯乙烯单体及其他功能单体聚合而成■苯丙乳液主要包含苯乙烯和丙烯酸酯两种单体,丙烯酸酯单体种类较多,常用的包括丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸甲酯等酯基的存在,增加了binder与电解液的亲和性;另外,分子链中大量的电负性元素(具有孤对电子,在电场的作用下会不断与锂离子发生络合/解络反应,有利于锂离子的扩散),从而使低温性能突出■丙烯酸酯类又称纯丙乳液,一般会引入其他功能单体,如丙烯月青单体、含氟单体等,可同时满足电解液溶胀及电负性元素含量两个因素,因此具有很好的动力学性能在石墨电极中的分布
2.2SBR在负极体系中,一般来讲CMC是会包覆于石墨表面存在,而SBR则是一颗一颗的分布于颗粒之间或者颗粒表面CMC面临的问题与挑战
2.3SBR电负性元素如N、O等由于具有弧对电子,在电f聚合物中电负性元素含量场的作用下会不断与锂罔子发生络合解络反应,从而有利于锂离子的扩散一影响因素低温性能工引入溶度参数较大的功能单体,如丙烯照等.但功能单体的比例需要控制,了防止主链改性SBR在电解液中溶胀太大导致粘结力的下降以及电极导电网络的破坏一在侧链中引入极性基团,如殄酸盐,酰胺基团,机基等.侧基改性4聚合物链段的可运动性f与聚合物的交联度、聚合物与电解液相容性有关提高SB R玻璃化转变温度.较硬的粘结剂(玻琅的适当增加硬单体比例结构,保持一定的孔隙率,提供足够的锂离麟的极材料EC PCDEC SBRPVDF PAN((需普2)
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520.316-182/_新能融的〜针对目前对能量密度的需求,SBR及CMC在负极中的含量总和应不超过2wt%,因此对SBR的粘结强度提出了很高的要求,亟需提升SBR粘结力r*涂布与冷压过程中的极片加工性能-电解液浸润后粘结力的保持♦昂电池循环过程中粘结剂的老化拈结力熠力暗斓结^r产低SBR颗版®引入瘦酸盐、羟基等官能团,增加与CMCM-COONa基表面官能团改性团及石墨表面QH等曜合作用外部溶度参数较小,内部容度参数较大,平衡粘结力与核麴构SBR离子电导率牖鼎漕功物H5M增力曲播J的腼强度。