【案例分享】锂电池粘合剂配方性能及分析技术

文摘   2024-09-12 17:17   江苏  

锂电池粘合剂

锂电池粘合剂‌是锂离子电池极片的重要组成部分,它是一种高分子化合物,用于将电极片中的活性物质和导电剂粘附在电极集流体上。粘合剂的主要作用是增强活性材料、导电剂和集流体之间的接触性,以及稳定极片结构。它是锂离子电池材料中技术含量较高的附加材料,虽然用量较少,但性能的优劣直接影响电池的容量、寿命及安全性。

粘合剂在电极片中的存在状态包括与活性颗粒表面部分成键的固定高分子、存在于电极材料间隙的游离高分子、以及包覆活性颗粒表面以及导电碳表面的界面高分子。这些状态反映了粘合剂的粘结力、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的内阻大小、循环寿命长短等关键性能指标‌。



锂电池粘合剂的作用

1.增强活性物质和导电剂与集流体之间的接触性‌,确保良好的导电性。

‌2.稳定极片结构‌,防止在充放电过程中由于体积变化导致的结构破坏。

‌3.在生产过程中‌,粘合剂溶解于溶剂中形成胶状溶液,使得活性物质和导电剂可以很好地悬浮于胶状溶液中形成分散良好且不易沉降的浆料,便于涂布和干燥成极片。


锂电池粘合剂的分类

常见的锂电池粘合剂包括聚乙烯醇(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。正极常用的粘合剂主要以油性PVDF为主,使用NMP作为溶剂,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)中表现出良好的稳定性。然而,PVDF并非完美,例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的粘结性变差,可能导致电池容量衰减。


案例分享(代表性图谱展示)


一、 FTIR


二、¹H-NMR


三、 EDS


四、 元素分析(EA)


五、 TGA


六、 MS


七、 PGC


八、DSC


九、 GPC


综合分析结果









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