鉅大LARGE | 點擊量：5359次 | 2018年06月28日
鋰電池水性粘結(jié)劑發(fā)展方向是什么？
20世紀50年代鋰電池誕生至今，經(jīng)歷了多次的變革。不論何時，在鋰電池內(nèi)部有使用占比不到1~2%的電池粘結(jié)劑，扮演著重要的核心角色，且往往因為粘結(jié)劑高分子聚合物的某些特性為電池性能帶來意想不到的影響。
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(jié)劑的未來發(fā)展方向，迫切的需要技術發(fā)展預測，并提前進行技術儲備，開發(fā)也更注重技術革新來應對未來鋰電池的需求。對此，JSR粘結(jié)劑開發(fā)與應用團隊，對粘結(jié)劑聚合物高分子的特性，構(gòu)造，分布等方面做了持續(xù)研究。
發(fā)揮彈性體/乳液技術能力，是實現(xiàn)鋰離子電池對粘結(jié)劑需求應用的關鍵。從業(yè)界情況中看，一般對鋰電池中粘結(jié)劑能力發(fā)揮有以下幾點基本的應用需求。
-對活性物質(zhì)與金屬有極好的粘接力
-抗電解質(zhì)化學穩(wěn)定性
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
-漿料中膠體的穩(wěn)定性
-良好的加工性能
而經(jīng)過長期研究發(fā)現(xiàn)，水性粘結(jié)劑在滿足上述鋰電池的基本應用需求以外，還會直接影響到鋰電池的性能發(fā)揮。影響范圍包括粘結(jié)強度、遷移抑制(工藝速度)、內(nèi)阻、膨脹抑制、循環(huán)特性。
對上述影響范圍JSR長期研究得知，通過對對高分子特性與粒子設計能有效控制粘結(jié)劑對電池性能的影響。下文將詳細論述。
對粘結(jié)強度的影響：通過對高分子聚合物構(gòu)造和分子量的的控制，可以對粘結(jié)劑在鋰電池內(nèi)部的延展性(Strain)和強度(Stress)進行控制。通過粘結(jié)劑粒子表面官能團改性，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)。面對不同活性物質(zhì)可以通過分布影響并提高粘結(jié)強度。
對遷移抑制的影響：粘結(jié)劑是有機化學品，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，一般會對烘干溫度進行提升(傳送速度快)來滿足生產(chǎn)，溫度高時水分的蒸發(fā)速度更快，因此懸浮的粘結(jié)劑會快速的遷移至極片表面，造成Cu界面粘結(jié)劑缺失，特別是在輥壓時引起粘輥或脫粉，掉料等現(xiàn)象。
JSR聚合技術從TRD系列粘結(jié)劑產(chǎn)品開始，適應市場需求，從聚合手段對抑制遷移做出貢獻。
對內(nèi)阻的影響：粘結(jié)劑粒子在極片中干燥后，在電池中會吸收電解質(zhì)溶脹，過大的溶脹會影響e-電子傳遞，造成內(nèi)阻的上升。通過對高分子與電解質(zhì)親和度的控制，可對內(nèi)阻上升起到一定的阻止作用。
對電池膨脹的影響：對粘結(jié)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(zhì)化學穩(wěn)定性，漿料中膠體的穩(wěn)定性。加上對粘結(jié)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。
對循環(huán)性能的影響：粘結(jié)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(jié)力才能夠得到長期保障。特別是在長期循環(huán)的情況下，越發(fā)能夠體現(xiàn)對粘結(jié)劑彈性及耐久性的考驗。
結(jié)語：鋰離子電池的發(fā)展應用在不斷的向高能量密度，高輸出，適應更寬范圍的溫度需求。正極應用不斷的從NMC向高Ni體系或者NCA體系發(fā)展，負極能力匹配需求對Si應用的需求越發(fā)迫切。
粘結(jié)劑的多方面因素對電極有直接的影響關系，另外，在快節(jié)奏的當下，愈發(fā)對快速充電(大倍率充電)的需求增加。上文所述的強度，內(nèi)阻，遷移等均有影響活性物析鋰的多重因素之一，對于今后的電芯企業(yè)發(fā)展應用會不斷更替，JSR研發(fā)團隊會站在開發(fā)的前沿繼續(xù)開發(fā)未來發(fā)展方向的粘結(jié)劑。
