粘接劑在鋰電池行業(yè)應用及發(fā)展分析
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(fā)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(jié)構(gòu),進而影響極片一致性。在長期研究中發(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,影響范圍一般有:粘結(jié)劑強度,內(nèi)阻,膨脹抑制,遷移抑制(工藝速度),循環(huán)等。
鋰電池市場發(fā)展對粘接劑的產(chǎn)品要求
隨著智能手機、平板電腦等3C數(shù)碼類產(chǎn)品銷量的增長,鋰電池的市場規(guī)模在擴大。同時在電動工具、純電動汽車、儲能系統(tǒng)和通信基站等領(lǐng)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(zhì),使用時需要投入成本進行回收。而水性粘接劑,環(huán)保無污染,還能夠促進生產(chǎn)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(jié)劑的未來發(fā)展方向,迫切的需要技術(shù)發(fā)展預測,并提前進行技術(shù)儲備,開發(fā)也更注重技術(shù)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(fā)展變革的一個重要方向,粘接劑要做成環(huán)保產(chǎn)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(chǎn)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(fā)對象。
粘接劑對鋰電池性能影響
1、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。
2、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。
3、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。
4、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。
5、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。
鋰電池粘接劑性能要求
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:
1、對活性物質(zhì)與金屬有極好的粘接力
2、抗電解質(zhì)化學穩(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。
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