PVDF鋰電粘結(jié)劑
解密鋰電池內(nèi)的低調(diào)功臣
鋰電粘結(jié)劑
▲ 鋰電池充放電動態(tài)圖
鋰電粘結(jié)劑在哪里？
??鋰電粘結(jié)劑就“粘”在正極極片上??
▲ 鋰電池結(jié)構(gòu)圖
為什么需要粘結(jié)劑？
這是因?yàn)?，電極由金屬極片和附著在上面的電極材料組成，電極材料內(nèi)部、電極材料與金屬極片之間本身沒有什么粘結(jié)力，需要粘結(jié)劑的“粘合”，才能維持電極結(jié)構(gòu)的完整。
鋰電粘結(jié)劑有多重要？
鋰電粘結(jié)劑是鋰電池中必不可少的組成材料，雖然所占比重很小，卻是整個電極力學(xué)性能的主要來源，對電極的生產(chǎn)工藝和電池的電化學(xué)性能有著重要影響。
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鋰電粘結(jié)劑的主要功能：
??粘結(jié)活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和集流體，維持電極結(jié)構(gòu)完整性
??作為分散劑或增稠劑，改善電極組分均勻性
總而言之，僅占鋰電池總成本1%左右的鋰電粘結(jié)劑，對電池的循環(huán)壽命、充電放電能力、倍率性能等核心性能，起著不可小覷的作用。
鋰電粘結(jié)劑，為何要選PVDF？
鋰電粘結(jié)劑不僅承擔(dān)著如此多的重任，還需要在極其嚴(yán)苛的環(huán)境下長期穩(wěn)定工作。
日常生活中，我們所用的粘結(jié)劑多是碳?xì)渚酆衔?，?yōu)點(diǎn)是成本低、干得快、粘結(jié)力強(qiáng)。例如不干膠（丙烯酸樹脂類）、502膠（α－氰基丙烯酸乙酯）等等。
然而，鋰電池內(nèi)部應(yīng)用環(huán)境苛刻，粘結(jié)劑和電極材料一直浸泡在電解液中，接受各類電化學(xué)反應(yīng)的考驗(yàn)，在電極的工作電壓范圍內(nèi)保持長期穩(wěn)定。普通的碳?xì)洹澳z水”不是被溶解在電解液中，就是被電化學(xué)環(huán)境氧化。鋰電池的粘合大任，絕非一般的粘結(jié)劑所能擔(dān)當(dāng)。
??為此，PVDF上場了。??
▲ PVDF鋰電粘結(jié)劑真容
PVDF（聚偏氟乙烯）是一種特殊的含氟烯烴類聚合物，和烯烴類聚合物“一哥”聚乙烯相比，其氫原子有一半被氟原子所替代，形成的碳氟鍵替代了聚乙烯的碳?xì)滏I，鍵能大，十分牢固且很難被破壞，因此穩(wěn)定性遠(yuǎn)勝于一般的碳?xì)渚酆衔铩Ａ硗?，由于氟原子有很?qiáng)的電負(fù)性，導(dǎo)致PVDF的極性很強(qiáng)，可以溶解在一些酰胺類的強(qiáng)極性溶劑中，使電極材料、粘結(jié)劑、溶劑形成流動體系，實(shí)現(xiàn)在電極片上的涂布。
且看PVDF四招致勝
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?“穩(wěn)”
PVDF的化學(xué)穩(wěn)定性好，耐酸耐氧化還原，不會被電解液溶解，高電壓條件下不被氧化，在存儲和循環(huán)過程中不反應(yīng)、不變質(zhì)。
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“粘”
如果粘結(jié)劑粘結(jié)力不夠，在多次充放電后，電極材料會從極片上脫落，無法再起到儲存電量的作用，導(dǎo)致整個電池報廢。
與四氟類粘結(jié)劑相比，PVDF除了碳氟鍵，還有碳?xì)滏I，能與正極上的氧元素形成氫鍵，把正極顆粒牢牢黏住。
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?“柔”
PVDF有足夠的柔韌性，保證活性物質(zhì)在反復(fù)膨脹和收縮過程中不脫落，電極微粒間的結(jié)合不被破壞。
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“溶”
PVDF鋰電粘結(jié)劑具有良好的溶解性，溶解速度快，溶解度高。PVDF配成溶液后便可均勻地分散到正極材料中和極片表面，能將活性物質(zhì)均勻地粘結(jié)在集流體上。
中化藍(lán)天PVDF鋰電粘結(jié)劑
有啥大不同
中國中化旗下中化藍(lán)天深耕氟化工70余年，在PVDF研產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域有40余年的深厚積淀，主持并參與多項(xiàng)科技攻關(guān)項(xiàng)目。
2009年起，中化藍(lán)天開始研發(fā)鋰電粘結(jié)劑專用的PVDF產(chǎn)品，陸續(xù)開發(fā)了乳液、懸浮及改性的4代5個牌號PVDF，并在VDF單體合成、PVDF聚合工藝配方、樹脂規(guī)?；a(chǎn)等方面積累了多項(xiàng)領(lǐng)先技術(shù)與“Know-How”。在氟聚合物擬穩(wěn)態(tài)聚合、恒比共聚改性、凝聚態(tài)結(jié)構(gòu)分析等方面擁有不少“獨(dú)門絕技”。
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▲ 聚合重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室
▲ 中化藍(lán)天PVDF鋰電粘結(jié)劑4代迭代圖
中化藍(lán)天擁有完整的小試、中試、產(chǎn)業(yè)化配套，并集產(chǎn)品開發(fā)、性能評價、應(yīng)用研究、生產(chǎn)銷售為一體。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)以“研產(chǎn)銷檢”平臺化協(xié)同為核心，以客戶應(yīng)用需求為導(dǎo)向，聚焦產(chǎn)品設(shè)計和過程制造，打造持續(xù)創(chuàng)新能力。
2021年初，國內(nèi)新能源電動車行業(yè)迎來爆發(fā)式增長的市場行情，鋰電廠商對PVDF的需求快速上升。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)快速行動，針對性地開展產(chǎn)品小試實(shí)驗(yàn)制備樣品，短短3個月就實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保型高性能乳液法PVDF新牌號的定型；并克服了合成工藝放大工藝的規(guī)模適配性問題，在優(yōu)化實(shí)驗(yàn)和節(jié)約生產(chǎn)成本的同時，高效完成新產(chǎn)品的放大生產(chǎn)，成功將產(chǎn)品導(dǎo)入鋰電池頭部企業(yè)的供應(yīng)鏈體系中。
與此同時，中化藍(lán)天還是國內(nèi)少數(shù)配套鋰電池應(yīng)用評價實(shí)驗(yàn)室的PVDF生產(chǎn)廠家之一。應(yīng)用評價實(shí)驗(yàn)室具備下游鋰電池客戶小試線的大部分評價能力，能對包含PVDF的鋰電池漿料進(jìn)行固含量、穩(wěn)定性、流變特性等指標(biāo)檢測，并涂敷制成電極極片，評價電極片的相關(guān)性能。相當(dāng)于將一部分鋰電池客戶的評價能力搬入實(shí)驗(yàn)室，大大縮短了產(chǎn)品和應(yīng)用的距離，與市場實(shí)現(xiàn)高效銜接。
▲ 鋰電池應(yīng)用評價實(shí)驗(yàn)室
原文始發(fā)于微信公眾號（鋰電產(chǎn)業(yè)通）：新能源車?yán)m(xù)航700公里？離不開這種材料！
