粘接劑在鋰電池行業(yè)應(yīng)用及發(fā)展分析
鋰電池粘接劑作為鋰電池一個(gè)必不可少的輔助材料,占鋰電池成本不到1%,卻能夠發(fā)揮超過(guò)5%的功效,但粘接劑的選擇會(huì)影響極片的制作工藝及極片的微觀結(jié)構(gòu),進(jìn)而影響極片一致性。在長(zhǎng)期研究中發(fā)現(xiàn),水性粘結(jié)劑能夠體現(xiàn)在鋰電池的應(yīng)用需求以外,還會(huì)直接影響到鋰電池的性能發(fā)揮,影響范圍一般有:粘結(jié)劑強(qiáng)度,內(nèi)阻,膨脹抑制,遷移抑制(工藝速度),循環(huán)等。
鋰電池市場(chǎng)發(fā)展對(duì)粘接劑的產(chǎn)品要求
隨著智能手機(jī)、平板電腦等3C數(shù)碼類產(chǎn)品銷量的增長(zhǎng),鋰電池的市場(chǎng)規(guī)模在擴(kuò)大。同時(shí)在電動(dòng)工具、純電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能系統(tǒng)和通信基站等領(lǐng)域,鋰電池的應(yīng)用已成為必然趨勢(shì),所以鋰電池有很好的市場(chǎng)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(duì)人體健康有害的不良物質(zhì),使用時(shí)需要投入成本進(jìn)行回收。而水性粘接劑,環(huán)保無(wú)污染,還能夠促進(jìn)生產(chǎn)效率的提升。隨著應(yīng)用端對(duì)鋰電池的要求和期望逐日提高,對(duì)于鋰電池水性粘結(jié)劑的未來(lái)發(fā)展方向,迫切的需要技術(shù)發(fā)展預(yù)測(cè),并提前進(jìn)行技術(shù)儲(chǔ)備,開發(fā)也更注重技術(shù)革新來(lái)應(yīng)對(duì)未來(lái)鋰電池的需求。
水性粘接劑的變革就是粘接劑發(fā)展變革的一個(gè)重要方向,粘接劑要做成環(huán)保產(chǎn)品,唯有兩種途徑
1、無(wú)溶劑化,但無(wú)溶劑化的材料應(yīng)用局限性比較大。
2、水性化,這類產(chǎn)品適應(yīng)性比較強(qiáng),且得到越來(lái)越多的市場(chǎng)認(rèn)可。相比較之下,水性粘接劑更適合作為研發(fā)對(duì)象。
粘接劑對(duì)鋰電池性能影響
1、對(duì)粘結(jié)強(qiáng)度的影響
通過(guò)對(duì)高分子聚合物構(gòu)造和分子量的的控制,可以對(duì)粘結(jié)劑在鋰電池內(nèi)部的延展性(Strain)和強(qiáng)度(Stress)進(jìn)行控制。通過(guò)粘結(jié)劑粒子表面官能團(tuán)改性,能夠影響到粘結(jié)劑在活性物中的分布位置(粘結(jié)劑有效聚集與活性物質(zhì)接觸部位)。面對(duì)不同活性物質(zhì)可以通過(guò)分布影響并提高粘結(jié)強(qiáng)度。
2、對(duì)遷移抑制的影響
粘結(jié)劑是有機(jī)化學(xué)品,懸浮于水中呈液態(tài)乳液狀。添加在漿料中并涂布在極片上,為提升生產(chǎn)效率,一般會(huì)對(duì)烘干溫度進(jìn)行提升(傳送速度快)來(lái)滿足生產(chǎn),溫度高時(shí)水分的蒸發(fā)速度更快,因此懸浮的粘結(jié)劑會(huì)快速的遷移至極片表面,造成Cu界面粘結(jié)劑缺失,特別是在輥壓時(shí)引起粘輥或脫粉,掉料等現(xiàn)象。
3、對(duì)內(nèi)阻的影響
粘結(jié)劑粒子在極片中干燥后,在電池中會(huì)吸收電解質(zhì)溶脹,過(guò)大的溶脹會(huì)影響e-電子傳遞,造成內(nèi)阻的上升。通過(guò)對(duì)高分子與電解質(zhì)親和度的控制,可對(duì)內(nèi)阻上升起到一定的阻止作用。
4、對(duì)電池膨脹的影響
對(duì)粘結(jié)劑粒子表面單體成分控制,并進(jìn)行表面改性,從而達(dá)到對(duì)活性物與金屬有極好的粘接力, 抗電解質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性,漿料中膠體的穩(wěn)定性。加上對(duì)粘結(jié)劑本身的延展性(Strain)和強(qiáng)度(Stress)的控制,可達(dá)到抑制電極膨脹目的。
5、對(duì)循環(huán)性能的影響
粘結(jié)劑粒子的耐電解液特性提高,強(qiáng)度及彈性隨時(shí)間變化減少,粘結(jié)力才能夠得到長(zhǎng)期保障。特別是在長(zhǎng)期循環(huán)的情況下,越發(fā)能夠體現(xiàn)對(duì)粘結(jié)劑彈性及耐久性的考驗(yàn)。
鋰電池粘接劑性能要求
從業(yè)界情況中看,一般對(duì)鋰電池中粘結(jié)劑能力發(fā)揮有以下幾點(diǎn)基本的應(yīng)用需求:
1、對(duì)活性物質(zhì)與金屬有極好的粘接力
2、抗電解質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性
3、漿料中膠體的穩(wěn)定性
4、良好的加工性能
而經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn),水性粘結(jié)劑在滿足上述鋰電池的基本應(yīng)用需求以外,還會(huì)直接影響到鋰電池的性能發(fā)揮。影響范圍包括粘結(jié)強(qiáng)度、遷移抑制(工藝速度)、內(nèi)阻、膨脹抑制、循環(huán)特性。
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