锂电池正负极材料粘接剂No.10002
锂离子电池负极粘结剂研究
锂离子电池负极粘结剂研究
锂离子电池负极粘结剂是用来粘结负极活性物质和集流体的材料，对于锂离子电池的电化学性能有着重要的影响。
目前，商业化锂离子电池负极粘结剂主要包括聚偏二氟乙烯（PVDF）和羧甲基纤维素钠（CMC）等。
然而，这些粘结剂在循环过程中保持Si电极的完整性方面存在一些问题。
因此，研究人员一直在寻找更有效的粘结剂来解决这个问题。
一些新型的粘结剂如聚丙烯酸（PAA）被证明可以更好地保持电极的完整性，但PAA粘结剂会发生热降解，导致电极结构热解，电极结构不完整。
此外，研究人员还发现，通过添加合适的粘结剂可以有效地抑制负极膨胀，提高锂离子电池的能量密度。
同时，为了解决金属锂在充放电过程中产生膨胀问题，通常需要采用粘结剂对电极进行包覆处理。
粘结剂可以增大电极与电解液之间的接触面积，使其紧密结合在一起。
总的来说，锂离子电池负极粘结剂的研究是电池制造领域的重要研究方向之一，旨在提高锂离子电池的电化学性能和稳定性。
目前，虽然已经有一些商业化的锂离子电池负极粘结剂，但它们仍存在一些问题需要解决。
因此，未来的研究将需要进一步探索更有效的粘结剂和改进现有粘结剂的缺陷，以推动锂离子电池技术的进一步发展。
锂电池关键辅助材料：粘接剂都有哪些？
锂电池关键辅助材料：粘接剂都有哪些？锂离子电池电极通常由粘结剂-导电网络和活性物质（粉体材料）等构成，同时电极内部的微孔填充电解液，电极的结构对于电子传导和离子传输具有重要的作用。
粘结剂是制备锂离子电池电极片必须使用的材料之一，它用于连接颗粒状的电极活性材料、导电剂和电极集流体，使它们之间具有良好的电子导电网络，从而在电池的充放电循环中，使得电子能够在锂离子嵌入活性材料时迅速抵达，以完成电荷平衡过程。
当前的锂离子电池研究中，绝大部分的工作都侧重于对电池结构设计或对正负极活性材料和电解液等进行研究，但是对电池中其他非活性的组分却少有研究，如粘结剂、导电剂、分散剂、隔膜等，然而往往这类非活性的物质在锂离子电池中起着至关重要的作用（毕竟正负极材料决定了电池的天花板，而非活性部分及工艺则决定了电池材料的地板，不同产品的差距就在中间）。
粘结剂作为锂离子电池中一个不可或缺的组成部分，其用量占正负极活性物质的5％～8％（成本约占电池制造成本的1%），其性能对锂离子电池的正常生产和最终性能都有很大影响。
许多研究表明锂离子电池的许多电化学性能，如稳定性、不可逆容量损失等性能与粘接剂的性质有着密切关系，应用高性能胶粘剂是优化锂离子电池性能的一个重要发展方向。
一、胶粘剂的作用及应用要求绝大多数的活性物质都使用粉体材料，因此粘结剂是制备电极制作中必不可少的关键材料，其主要有三个作用：①粘结剂将极片的各个组分如活性物质，导电剂，集流体等粘结在一起形成稳定的极片结构，同时使活性物质和导电剂更好的接触形成良好的导电网络；②粘结剂还可以起到缓解正负极材料在脱嵌锂过程中的体积膨胀收缩作用，稳定极片的内部结构以获得良好的循环性能；③在生产过程中，粘结剂溶解于溶剂中形成胶状溶液，配料时活性物质和导电剂可以很好的悬浮于胶状溶液中形成分散良好且不易沉降的浆料便于后续的涂布。
01粘接剂需满足什么要求？电极粘结剂不仅需要有效地粘结电极活性物质、导电剂和电极集流体，而且由于其长期处于非常特殊的环境下，因此它还具有抵抗各种外在因素的影响能力，这些特殊环境因素有：①粘结剂与电极材料长期浸泡在电解液中，需要粘结剂在电解液中能保持形状、结构和性质的稳定；②长期处在高电位（正极粘结剂）或低电位（负极粘结剂）条件下，因此，正极粘结剂需要在高压条件下不被氧化，负极粘结剂需要在低压条件下不被还原；③许多贮锂活性物质在电池工作中会不断发生体积变化，其体积随锂离子的嵌入而增加，随锂离子的脱出而减小，因此粘结剂必须具有足够的柔韧性，以保证活性物质在反复膨胀和收缩过程中不脱落，电极微粒间的结合不被破坏。
一文读懂锂电池正负极粘结剂
粘接剂作为锂离子电池电极制造中不可缺少的组成部分，在电极中占有较小的比例，但不同种类的粘接剂与锂离子电池电化学性能有非常密切的关系。
硅作为一种储量非常丰富，理论比容量很高的负极材料，很有希望成为下一代锂离子电池的电极材料。
正文粘结剂作为锂离子电池电极的重要组成部分，其主要作用是保证电池在使用过程中活性物质颗粒间以及活性颗粒与集流体间具有一定的粘结强度，且有利于SEI膜形成。
在锂离子电池使用过程中，伴随着充放电，锂离子在活性物质的脱/嵌导致活性物质体积膨胀/收缩，石墨晶体晶面间距从0．335nm增加到0．372nm，相应的石墨负极颗粒体积膨胀率达到10%，因而要求粘结剂对活性物质的膨胀/收缩能够起到一定缓冲作用。
同时，锂离子电池制作和使用过程中，均在一定温度下进行，最高温度达到150℃，故粘接剂须能够承受较高温度。
可见，粘接剂性能好坏对电池性能的影响很大。
一般高分子粘结剂在电极中存在三种状态:1)与活性颗粒表面部分成键的固定高分子;2)存在于电极材料间隙的游离高分子;3)包覆活性颗粒表面以及导电碳表面的界面高分子。
不同的存在状态反应出粘结剂的粘结力、在电解液中的稳定性、柔韧性、耐碱性以及亲水性等特征，这些性能决定了电池内阻大小、循环寿命长短等。
锂离子电池常用粘结剂主要包括聚乙烯醇(PVA)，聚四氟乙烯(PTFE)，聚烯烃类(PP，PE 以及其他共聚物)，聚偏氟乙烯(PVDF)；改性SBR橡胶、氟化橡胶、聚胺酯等。
正极用粘接剂正极常用粘结剂主要以油性PVDF为主，NMP做溶剂，PVDF作为正极粘结剂具有良好的抗氧化性、耐化学品性，特别是在常规碳酸酯类溶剂(EC、DEC、DMC等)稳定性好；但PVDF 并不是能够满足锂离子电池粘结剂应具有的所有特征，如在离子液体电解液环境下，由于PVDF易被溶胀，电极膜片与集流体之间粘结性变差，电池容量易衰减。
以羧化聚偏二氟乙烯(C-PVDF)为粘结剂的LiFePO4研究显示，电极同集流体(铝箔)之间的粘结强度及其电化学性能会有所提高。
锂离子电池负极粘合剂
锂离子电池负极粘合剂
锂离子电池负极粘合剂是一种用于将负极材料粘合到电池壳体上的重要材料。
它的主要功能是保证电极与电池壳体的可靠连接，防止电极在使用过程中脱落，从而保证电池的稳定性和安全性。
目前市场上常用的锂离子电池负极粘合剂主要有双组分粘合剂和单组分粘合剂两种类型。
其中，双组分粘合剂由树脂和固化剂两部分组成，需要在使用前混合，然后涂布在电极上。
而单组分粘合剂则是一种直接使用的粘合剂，不需要混合。
此外，锂离子电池负极粘合剂的选择还需要考虑其性能指标，如黏度、固化时间、抗剪切强度等。
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锂电池正负极材料粘接剂
Author:Harrison
1.正极材料粘接剂PVDF
正极粘接剂90%为PVDF，也有部分水性粘接剂；
1.1 PVDF(Polyvinylidene Fluoride)理化性质
外观为半透明或白色的粉体或颗粒，分子间存在较强的氢键，含氧指数46%，不燃，结晶度65%-78%，密度1.17-1.79g/cm3,熔点173，热变形温度112-145℃，长期使用温度-40-150℃。
水溶性：不溶于水；
分子式：（-CH2-CF2-）n
CAS号：24937-79-9
1.2 含氟聚合物
PTFE聚四氟乙烯
PCTFE聚三氟氯乙烯
PVF聚氟乙烯
PVDF聚偏二氟乙烯
1.3 粘接剂
概念：由树脂加入一些特殊的助剂，经注塑或挤出等加工工艺得到的高分子聚合物。
作用：保证活性物质制浆时均匀和安全性，粘接作用，有利于形成SEI膜。
1.4 锂离子电池对粘接剂的要求
对活性物质有较好的黏性力，浆料长时间保持稳定
对箔材有较好的粘接性,粘接集流体
在宽电压范围内稳定性好，正极粘接剂在正极高压不被氧化，负极低压不被还原，极片辊压后不易反弹
高熔点，切片时不易碎裂
在电解液中不易溶胀且对电解液不发生发应，有较好的离子电导率
有良好的加工性能
有一定的耐中高温性200℃
环境友好，安全，成本优势
1.5 PVDF的性能
●PVDF浆料遇水析出
PVDF出现凝胶与分子结构、支链分布、接枝等；
PVDF不溶于水，NMP溶于水，因此PVDF溶于PVDF时可能因为PVDF吸附了空气中的水分或者是NMP有水分，因而产生了凝胶；
●PVDF颜色变化
一是高温烘烤的变黄趋势，氟离子的剥离
二是NMP中的游离氨增多，攻击C-F键，或者杂质、纯度、含碱量引起从无色到咖啡色的深浅变化；
1.6 粘接剂的结构与性能
相对分子质量：分子量低有较低的熔点粘度；分子量高有机溶剂中溶解性不高，熔点粘度都较高，粘附性能相对降低；
柔韧性：反应为分子链的运动的难易程度；
亲水性和耐碱性：非极性的取代基耐碱性和憎水性较强，极性基团则相反；
分子改性：接枝引入极性基团，改变其亲水性和耐碱性；
1.7 粘接理论
One.浸润理论
关键词：液体完全浸润固体表面；接触角
Two.机械理论
关键词：镶嵌、清洁表面、反应性表面、表面积增加
Three.吸附理论
关键词：分子间作用力氢键和范德华力，
Four.扩散理论（不适用锂电池）
关键词：分子扩散
Five.静电理论
关键词：形成静电引力
Six.弱边界层理论
关键词；界面被破坏
1.8 影响粘接强度的因素
(一)物理因素
表面粗糙度（接触角小于90度有利于浸润）、表面处理（弱边界层）、迁移、渗透、压力、胶层厚度、内应力（热应力和收缩）、高温、低温和深冷、湿气和浸水
(二)化学因素
极性、侧链和交联、PH值、溶剂和增塑剂、填料、结晶性、分解
1.9 PVDF的主要厂家及主要牌号
索尔维5130、吴羽株式会社7200、阿科玛HSV 900/1800/1810
2 负极粘接剂
负极粘接剂98%为SBR(丁苯乳液)，固含量49%-51%，极易溶于水和极性溶剂
3 其他常用粘接剂
●PVA(聚乙烯醇)：聚合度700-2000,；可与其他水溶性高聚物混溶，如淀粉、CMC
●PTFE:常用60%的乳液作为电极粘接剂
●CMC(羧甲基纤维素钠)
●聚烯烃
●聚氨酯
●氟化橡胶。