行業知識

pvdf鋰電池粘結劑-看完就夠了

發布時間：2019-09-06 14:24 幫助了15573人

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鋰電池粘結劑。

隨著中國在新能源開發方面的不斷努力，它是石化產業鏈能源結構調整和更換中的重要儲能和輸出緩沖之一：鋰電池，因為它具有高比能，長循環壽命和清潔度。污染等特性得到了更廣泛的應用。
從手機和電腦等3C產品需求激增到“曲線超車”電動車突然襲擊，2017年中國鋰電池產量突破100億，增長率為27.81％。
鋰電池粘合劑的使用也在增加。目前，國內鋰電池專用粘合劑品種少，性能差。高端鋰電池專用粘合劑幾乎全部依賴進口，因此增加研發力度和進口替代品。技術和生產技術的研究非常重要。本文將對鋰電池專用粘合劑的研究和發展現狀進行梳理和總結。
鋰電池特殊粘合劑有兩個主要功能：粘合和傳導。在充電和放電過程中，鋰電池不可避免地導致體積收縮或膨脹。一方面，鍵合穩定了電極活性材料和導電劑之間的空間接觸。另一方面，其電導率極大地影響電極的活性，這反過來對電池充電和放電效率以及內阻的整體性能具有不確定的牽引效應。
在正常情況下，鋰電池專用粘合劑的要求體現在粘合性，柔韌性，耐堿性，親水性，導電性等性能的適用性和穩定性上。它們主要分為兩類，一類是油溶性粘合劑，另一類是水基粘合劑，它分別使用有機溶劑或水作為分散劑。
工業化大規模生產主要使用PVDF油溶性粘合劑
PVDF改性研究是一個熱點
目前，聚偏二氟乙烯（PVDF）油溶性粘合劑是工業化最廣泛使用的，并且近年來，聚偏二氟乙烯（PVDF）樹脂用于鋰電池中。對粘合劑的應用需求已經成為聚偏二氟乙烯（PVDF）消耗快速增長的原因。
由于PVDF是熱塑性樹脂，因此需要溶劑溶解以制備油溶性粘合劑。在工業規模生產中，使用強極性有機化合物如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，溶劑的種類和添加的偶聯劑的量。
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，應盡可能使用高分子量PVDF。鋰離子電池的PVDF的數均分子量優選大于100,000，這可以有效地減少粘合劑的量并提高極片對電解質腐蝕的抵抗力，從而改善電池的性能。
目前，油溶性粘合劑工業應用的研究熱點是PVDF的改性。主要的改性方法是共聚和共混。通過使少量第二和第三單體與偏二氟乙烯（VDF）共聚來改進共聚方法。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混合以彌補缺陷。無論采用何種方法和手段，問題主要在于降低結晶度，改善粘附性和適當的分子量，并解決電解質溶脹性能的問題。
環保
水基粘合劑已成為行業研發的方向
水性粘合劑具有無溶劑脫模，環保，低成本，不燃性，耐候性，成膜性和安全使用等優點，已成為粘合劑行業的重要發展方向。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，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工業的熱點。在2000年左右，陽極材料開始使用水基粘合劑，并且工藝技術已經成熟。
陰極材料是鋰離子電池的關鍵材料之一，其相對昂貴。大多數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發展。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，高化學穩定性和熱穩定性，其固含量約為60％，其粘度可以通過非離子型添加。調節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，具有良好的機械穩定性和可操作性，且高粘接強度在電池工業中用作粘合劑，粘接效果好，質量穩定。
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，耐候性和耐化學性。
結論
目前，聚偏二氟乙烯（PVDF）油溶性粘合劑的工業應用是最廣泛的，并且該技術相對成熟。 PVDF的改性是研發的熱點，但涂料生產過程會產生高溫有機廢氣，污染環境。健康，而有機溶劑和粘合劑PVDF的價格相對較高，涂層工藝要求嚴格的密封，這使得能耗大，回收成本高，生產成本高。
水基粘合劑的性能特征和工藝流程克服了這些缺點，并將成為該行業未來的發展方向。應加強水性粘合劑的研究和開發。