锂离子电池中的特点是伴随充放电过程,锂在活性物质中的嵌入—脱出引起活性物质的膨胀—收缩(如石墨的层间距变化达到10%-11%),要求粘接剂对此能够起到缓冲作用。锂离子电池的电极在干燥过程中加热温度比较高可以达到200℃,粘接剂必须能够耐受这样高的温度。由此可见,粘接剂性能好坏对电池性能的影响很大,锂离子电池电极制备是采用涂布工艺,一般采用刮刀或辊涂布的方式,通过刀口间隙调节活性物质层的厚度。锂离子电池活性物质层的厚度很小,因此涂布刀口的间隙也很小,这样就要求在浆料中不能有大的团聚颗粒存在。制作电极需要经过辊压、分切、卷绕等一系列过程才能进入到电池壳体中,在这些过程中要求没有活性物质粉末脱落或片的脱落。
锂电池内部有使用占比不到1~2%电池粘结剂,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影响。上海水性粘结剂欢迎咨询
水性粘结剂,对应高功率项目(HA100P)
主要特点
降低电芯阻抗、提高功率。
对炭素材料的分散性较好、可简化制浆工艺。
可替代CMC、也可配合SBR使用。
对应高容量项目(HA700)
主要特点
良好的粘结性、提高容量。
良好的凝集性和柔軟性、适用Si体系。
可溶于水或溶剤(NMP)、高粘度。
料組成:石墨(20μm)/导电剂/粘结剂/水=96/1/3/89.3(固形分53%、SBR:CMCは2:1)
浆料作製:使用遊星混練器进行多段階分散
涂布:涂布至100μm液厚→120℃烘干至60μm厚→滚压至40μm厚
广州水性粘结剂源头好货水性粘结剂抗电解质化学稳定性。
粘结剂的性能要求
对粘接剂的性能要求主要有:(1)在干燥和除水过程中加热到130—180~C情况下能保持热稳定性。(2)能被有机电解液所润湿。(3)具有良好的加工性能。(4)不易燃烧。(5)对电解液中的I.iClQ,I.iPP、6等以及副产物I.iOH,㈠2C03等稳定。(6)具有比较高的电子离子导电性。(7)用量少,价格低廉
以往的镍镉、镍氢电池,使用的电解液是水溶液体系,粘接剂可以使用PVA,CMC等水溶性高分子材料,或PTFE的水分散乳液。锂离子电池电解液是极性大(因此溶解能力和溶胀能力高)的碳酸酯类有机溶剂体系,粘接剂必须能耐碳酸酯(至少是不溶解),而且必须满足上述的几点要求,特别是必须满足在电化学环境中的稳定性,在负极中处于锂的负电位下不被还原,在正极中发生过充电等有氧产生的情况下不发生氧化。
水性粘结剂:
锂电池粘结剂分为油溶性和水溶性两类。油溶性粘结剂以聚偏氟乙烯(PVDF)的均聚物和共聚物应用较为多,采用有机溶剂作为分散剂,水溶性粘结剂以丁苯(SBR)乳业粘结剂的使用较为多,采用水作为分散剂。
结合各电极材料的特性,目前正极材料主要使用PVDF油溶性材料作粘结剂,用有机溶剂进行的溶解,常用的有机溶剂是N-甲基吡咯烷酮(NMP)。目前电池正极以PVDF油溶性粘结剂为主,占比高达90%,其余10%为水溶性的粘结剂。
通过粘结剂粒子表面官能团改性,能够影响到粘结剂在活性物中的分布位置粘结剂有效聚集与活性物质接触部位。
水性粘结剂在性能方面具有以下几个优势:
(4)在加工方面,突破了溶剂型粘结剂效率低下的限制,极大的提高涂布的生产效率,并且其压实密度可以与传统的油系PVDF相媲美。
待业内相关技术逐渐成熟,尤其是正极水性粘结剂的逐步发展,水性粘结剂将会**终替代油性粘结剂。SBR是应用比较多的水性粘结剂,98%锂电负极粘结剂采用了SBR。SBR是丁苯胶乳的英文缩写,SBR粘结剂的固含量一般为49%~51%,极易溶于水和极性溶剂中,具有很高的粘结强度以及良好的机械稳定性和可操作性,用在电池业作为粘结剂,粘结剂效果良好,质量稳定。负极粘结剂的用量通常占负极材料的1.5%。
水性粘结剂浆料中胶体的稳定性。广州原装进口水性粘结剂
水性体系的倍率性能要优于油性体系的倍率性能。上海水性粘结剂欢迎咨询
粘结剂对放电容量的影响
不同粘结剂电池的放电曲线。放电电流为0.1C,充放电电压为2.2~3.8V。二条放电曲线的放电平台基本一致,放电平台为3.2V,水性和油性粘结剂体系的中LiFePO4的比容量分别为120和124mA·h/g。水性体系中LiFePO4的克容量要略低于油性体系中LiFePO4的比容量。这可能是LiFePO4的表面较粗糙,并且在水性体系中LiFePO4颗粒表面吸附的水分较难除,残留的部分水分和电解液发生反应,生成HF。
不同粘结剂体系LiFePO4电池的循环性能曲线,充放电电流为1/3C。循环200次以后,水系和油系粘结剂电池的容量保持率分别为93.2%和96.3%。由此可见,水性粘结剂体系中LiFePO4的循环性较差。因为在水性体系中,LiFePO4颗粒比较细小,且表面形貌不规则,易于吸附水分,不利于正极材料中水分的脱除。
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