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pvdf鋰電池粘結(jié)劑-看完就夠了

發(fā)布時(shí)間：2019-09-06 14:24 幫助了14941人

摘要：pvdf聚偏氟乙烯，外觀為半透明或白色粉體或顆粒，分子鏈間排列緊密，是一種高端原材料，pvdf鋰電池粘結(jié)劑。

pvdf聚偏氟乙烯，外觀為半透明或白色粉體或顆粒，分子鏈間排列緊密，是一種高端原材料，pvdf鋰電池粘結(jié)劑。

隨著中國(guó)在新能源開(kāi)發(fā)方面的不斷努力，它是石化產(chǎn)業(yè)鏈能源結(jié)構(gòu)調(diào)整和更換中的重要儲(chǔ)能和輸出緩沖之一：鋰電池，因?yàn)樗哂懈弑饶?，長(zhǎng)循環(huán)壽命和清潔度。污染等特性得到了更廣泛的應(yīng)用。
從手機(jī)和電腦等3C產(chǎn)品需求激增到“曲線超車(chē)”電動(dòng)車(chē)突然襲擊，2017年中國(guó)鋰電池產(chǎn)量突破100億，增長(zhǎng)率為27.81％。
鋰電池粘合劑的使用也在增加。目前，國(guó)內(nèi)鋰電池專(zhuān)用粘合劑品種少，性能差。高端鋰電池專(zhuān)用粘合劑幾乎全部依賴(lài)進(jìn)口，因此增加研發(fā)力度和進(jìn)口替代品。技術(shù)和生產(chǎn)技術(shù)的研究非常重要。本文將對(duì)鋰電池專(zhuān)用粘合劑的研究和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行梳理和總結(jié)。
鋰電池特殊粘合劑有兩個(gè)主要功能：粘合和傳導(dǎo)。在充電和放電過(guò)程中，鋰電池不可避免地導(dǎo)致體積收縮或膨脹。一方面，鍵合穩(wěn)定了電極活性材料和導(dǎo)電劑之間的空間接觸。另一方面，其電導(dǎo)率極大地影響電極的活性，這反過(guò)來(lái)對(duì)電池充電和放電效率以及內(nèi)阻的整體性能具有不確定的牽引效應(yīng)。
在正常情況下，鋰電池專(zhuān)用粘合劑的要求體現(xiàn)在粘合性，柔韌性，耐堿性，親水性，導(dǎo)電性等性能的適用性和穩(wěn)定性上。它們主要分為兩類(lèi)，一類(lèi)是油溶性粘合劑，另一類(lèi)是水基粘合劑，它分別使用有機(jī)溶劑或水作為分散劑。
工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)主要使用PVDF油溶性粘合劑
PVDF改性研究是一個(gè)熱點(diǎn)
目前，聚偏二氟乙烯（PVDF）油溶性粘合劑是工業(yè)化最廣泛使用的，并且近年來(lái)，聚偏二氟乙烯（PVDF）樹(shù)脂用于鋰電池中。對(duì)粘合劑的應(yīng)用需求已經(jīng)成為聚偏二氟乙烯（PVDF）消耗快速增長(zhǎng)的原因。
由于PVDF是熱塑性樹(shù)脂，因此需要溶劑溶解以制備油溶性粘合劑。在工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)中，使用強(qiáng)極性有機(jī)化合物如N-甲基吡咯烷酮（NMP），N，N-二甲基酰胺（DMF），二甲基亞砜（DMSO）等作為PVDF的溶劑。丙酮用作稀釋劑。
通過(guò)PVDF均聚物粘合劑影響鋰電池性能的因素包括PVDF的分子量和添加量，油溶性粘合劑的粘度，溶劑的種類(lèi)和添加的偶聯(lián)劑的量。
其中，影響使用性能的重要因素是PVDF的分子量。如果分子量太小，則粘合劑的量更多，并且粘合性能不好。如果分子量太大，則在分散溶劑中的溶解性不好，并且漿料的粘度太高。凝膠形成也不利于混合和涂覆。
因此，在確保正常溶解并且操作不違反的情況下，應(yīng)盡可能使用高分子量PVDF。鋰離子電池的PVDF的數(shù)均分子量?jī)?yōu)選大于100,000，這可以有效地減少粘合劑的量并提高極片對(duì)電解質(zhì)腐蝕的抵抗力，從而改善電池的性能。
目前，油溶性粘合劑工業(yè)應(yīng)用的研究熱點(diǎn)是PVDF的改性。主要的改性方法是共聚和共混。通過(guò)使少量第二和第三單體與偏二氟乙烯（VDF）共聚來(lái)改進(jìn)共聚方法。PVDF的性能，例如三氟氯乙烯或六氟丙烯等單體與偏二氟乙烯的共聚合。
共混方法使用兩種或更多種聚合物的混合物作為鋰離子電池的粘合劑，并且將具有良好柔韌性和粘彈性的聚合物與PVDF混合以彌補(bǔ)缺陷。無(wú)論采用何種方法和手段，問(wèn)題主要在于降低結(jié)晶度，改善粘附性和適當(dāng)?shù)姆肿恿?，并解決電解質(zhì)溶脹性能的問(wèn)題。
環(huán)保
水基粘合劑已成為行業(yè)研發(fā)的方向
水性粘合劑具有無(wú)溶劑脫模，環(huán)保，低成本，不燃性，耐候性，成膜性和安全使用等優(yōu)點(diǎn)，已成為粘合劑行業(yè)的重要發(fā)展方向。目前常用的水基粘合劑是聚四氟乙烯乳液型，苯乙烯 - 丁二烯乳液型和聚丙烯酸酯型。
近年來(lái)，水基粘合劑在鋰離子電池的極片涂覆工藝中的引入也成為化學(xué)工業(yè)的熱點(diǎn)。在2000年左右，陽(yáng)極材料開(kāi)始使用水基粘合劑，并且工藝技術(shù)已經(jīng)成熟。
陰極材料是鋰離子電池的關(guān)鍵材料之一，其相對(duì)昂貴。大多數(shù)制造商試圖使用陰極材料的含水體系，這阻礙了陰極材料含水體系的工業(yè)發(fā)展。目前，鋰電池用水性粘合劑的主要制造商如表2所示。
用于鋰電池的聚四氟乙烯（PTFE）乳液主要利用其良好的附著力，高化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，其固含量約為60％，其粘度可以通過(guò)非離子型添加。調(diào)節(jié)表面活性劑和蒸餾水。
苯乙烯 - 丁二烯（SBR）乳液粘合劑的固含量一般為49％~51％，極易溶于水和極性溶劑，具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性和可操作性，且高粘接強(qiáng)度在電池工業(yè)中用作粘合劑，粘接效果好，質(zhì)量穩(wěn)定。
聚丙烯酸酯（PAA）乳液具有大量極性功能性大分子，具有很大的柔韌性，并且在成膜后具有良好的耐水性，耐候性和耐化學(xué)性。
結(jié)論
目前，聚偏二氟乙烯（PVDF）油溶性粘合劑的工業(yè)應(yīng)用是最廣泛的，并且該技術(shù)相對(duì)成熟。 PVDF的改性是研發(fā)的熱點(diǎn)，但涂料生產(chǎn)過(guò)程會(huì)產(chǎn)生高溫有機(jī)廢氣，污染環(huán)境。健康，而有機(jī)溶劑和粘合劑PVDF的價(jià)格相對(duì)較高，涂層工藝要求嚴(yán)格的密封，這使得能耗大，回收成本高，生產(chǎn)成本高。
水基粘合劑的性能特征和工藝流程克服了這些缺點(diǎn)，并將成為該行業(yè)未來(lái)的發(fā)展方向。應(yīng)加強(qiáng)水性粘合劑的研究和開(kāi)發(fā)。