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钜大锂电池 >> 常见问题 >> 锂离子电池常用的粘结剂的种类、作用及性能

锂离子电池常用的粘结剂的种类、作用及性能


发布时间:2011-12-16 9:00:11  来源:钜大电子锂电事业部 点击次数:

       锂离子电池粘结剂一般都是高分子化合物,电池中常用的粘结剂有;
        (1)PVA(聚乙烯醇)PVA的分子式为卡CH2CHOH手JJ,聚合度”一般为700—2000,PVA是一种亲水性高聚物白色粉末,密度为1,24—1.34g•cm-3。PVA可与其他水溶性高聚物混溶,如与淀粉、CMC、海藻钠等都有较好的混溶性。
        (2)聚四氟乙烯(PTFE)PTFE俗称“塑料王”,是一种白色粉末,密度为2.1—2.3g•CITI+,热分解温度为415℃。PTFE电绝缘性能好,耐酸,耐碱,耐氧化。PTFE的分子式为卡CF2一CF2头。,是由四氟乙烯聚合而成的。nCF2=CF、2一卡CF2=CF2于。常用60%的PTFE乳液作电极粘结剂。
        (3)羧甲基纤维素钠(CMC)CMC为白色粉末,易溶于水,并形成透明的溶液,具有良好的分散能力和结合力,并有吸水和保持水分的能力。
        (4)聚烯烃类(PP,PE以及其他的共聚物);
        (5)(PVdF/NMP)或其他的溶剂体系;
        (6)粘接性能良好的改性SBR橡胶;
        (7)氟化橡胶;
        (8)聚胺酯。
        锂电池用粘接剂;锂离子电池中,由于使用电导率低的有机电解液,因而要求电极的面积大,而且电池装配采用卷式结构,电池的性能的提高不仅对电极材料提出了新的要求,而且对电极制造过程中使用的粘接剂也提出了新的要求。
1、粘接剂的作用及性能;
        (1)保证活性物质制浆时的均匀性和安全性;
        (2)对活性物质颗粒间起到粘接作用;
        (3)将活性物质粘接在集流体上;
        (4)保持活性物质间以及和集流体间的粘接作用;
        (5)有利于在碳材料(石墨)表面上形成SEI膜。
2、对粘接剂的性能要求;
        (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。锂离子蓄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。
        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%一11%),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最高可以达到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。
        锂离子电池正负极材料的密度有很大的差别,一般正极材料的密度在4g•cm-。左右,负极材料的密度在2g•cm—。以下,不同粘接剂必须根据各种活性物质的密度、松装密度进行粘度调整(稀释或增稠),以保证活性物质在浆料中能稳定悬浮。锂离子电极活性物质的密度及其浸液的视密度,各种粘结剂溶液的粘度,粘结剂的不燃性反应出粘结剂的安全性能,一般不燃性用氧化指数表示。如以下粘结剂的氧化指数为:PTFE>95%,PVdF44%一58%,聚酰胺24%一29%,聚乙烯2.8%一5.7%。S燃性这一性能看,氟化树脂最好。

 
 
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