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水性粘接劑在鋰電池行業應用發展分析

2022-12-27 14:54 次瀏覽

鋰電池粘接劑作為鋰電池一個必不可少的輔助材料,占鋰電池成本不到1%,卻能夠發揮超過5%的功效,但粘接劑的選擇會影響極片的制作工藝及極片的微觀結構,進而影響極片一致性。
在長期研究中發現,水性粘結劑能夠體現在鋰電池的應用需求以外,還會直接影響到鋰電池的性能發揮,影響范圍一般有:粘結劑強度,內阻,膨脹抑制,遷移抑制(工藝速度),循環等。

鋰電池市場發展對粘接劑的產品要求

隨著智能手機、平板電腦等3C數碼類產品銷量的增長,鋰電池的市場規模在擴大。同時在電動工具、純電動汽車、儲能系統和通信基站等領域,鋰電池的應用已成為必然趨勢,所以鋰電池有很好的市場前景。鋰電池廠家普遍采用溶劑型的PVDF粘接劑,該類粘接劑需要加入NMP溶劑配合使用,而NMP溶劑含有一些對人體健康有害的不良物質,使用時需要投入成本進行回收。而水性粘接劑,環保無污染,還能夠促進生產效率的提升。隨著應用端對鋰電池的要求和期望逐日提高,對于鋰電池水性粘結劑的未來發展方向,迫切的需要技術發展預測,并提前進行技術儲備,開發也更注重技術革新來應對未來鋰電池的需求。

水性粘接劑的變革就是粘接劑發展變革的一個重要方向,粘接劑要做成環保產品,唯有兩種途徑

1、無溶劑化,但無溶劑化的材料應用局限性比較大。

2、水性化,這類產品適應性比較強,且得到越來越多的市場認可。相比較之下,水性粘接劑更適合作為研發對象。

粘接劑對鋰電池性能影響

1、對粘結強度的影響

通過對高分子聚合物構造和分子量的的控制,可以對粘結劑在鋰電池內部的延展性(Strain)和強度(Stress)進行控制。通過粘結劑粒子表面官能團改性,能夠影響到粘結劑在活性物中的分布位置(粘結劑有效聚集與活性物質接觸部位)。面對不同活性物質可以通過分布影響并提高粘結強度。

2、對遷移抑制的影響

粘結劑是有機化學品,懸浮于水中呈液態乳液狀。添加在漿料中并涂布在極片上,為提升生產效率,一般會對烘干溫度進行提升(傳送速度快)來滿足生產,溫度高時水分的蒸發速度更快,因此懸浮的粘結劑會快速的遷移至極片表面,造成Cu界面粘結劑缺失,特別是在輥壓時引起粘輥或脫粉,掉料等現象。

3、對內阻的影響

粘結劑粒子在極片中干燥后,在電池中會吸收電解質溶脹,過大的溶脹會影響e-電子傳遞,造成內阻的上升。通過對高分子與電解質親和度的控制,可對內阻上升起到一定的阻止作用。

4、對電池膨脹的影響

對粘結劑粒子表面單體成分控制,并進行表面改性,從而達到對活性物與金屬有極好的粘接力, 抗電解質化學穩定性,漿料中膠體的穩定性。加上對粘結劑本身的延展性(Strain)和強度(Stress)的控制,可達到抑制電極膨脹目的。

5、對循環性能的影響

粘結劑粒子的耐電解液特性提高,強度及彈性隨時間變化減少,粘結力才能夠得到長期保障。特別是在長期循環的情況下,越發能夠體現對粘結劑彈性及耐久性的考驗。

鋰電池粘接劑性能要求

從業界情況中看,一般對鋰電池中粘結劑能力發揮有以下幾點基本的應用需求:

1、對活性物質與金屬有極好的粘接力

2、抗電解質化學穩定性

3、漿料中膠體的穩定性

4、良好的加工性能

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