锂离子电池对粘结剂的要求:
(1)保证制浆涂布时的均匀性和稳定性
(2)更高的粘结力(对活性材料的粘结和对集流体的粘结)
(3)较宽的电化学窗口(如下图)
(4)合适的电解液溶胀(极片里需要低一些)
(5)添加量尽可能少,提高能力密度,降低内阻
PVDF生产工艺及区别
生产工艺分为乳液聚合和悬浮聚合,在电池中两种方法的代表产品为HSV900(乳液法)和苏威5130(悬浮法)
对比两种方法有以下区别:
·分子量分布:悬浮聚合较窄
·分子缺陷:悬浮聚合较少
·熔点:悬浮聚合较高(相对来讲可对电池安全性能提升)
·结晶度:悬浮聚合较高(结晶度高熔点相对高,另外结晶度对于极片的柔韧性也有很大的影响)
·粒径&溶解性
乳液一般0.2~0.5微米,悬浮为50微米以上,在NMP等有机溶剂中粒径越小越易溶解,相同分子量的情况下悬浮聚合的粘度更大
·溶胀性
主要是电解液向PVDF内部渗透致其膨胀的过程,悬浮聚合溶胀更小一些,PVDF的溶胀随着烘烤温度的升高而降低。PVDF的溶胀会导致极片厚度增加膨胀,不利于电池的充放电循环。
提高粘结力的方法
·提高PVDF分子量
作用是增强分子间的作用力
·对PVDF分子进行改性
加入羰基类极性官能团(或者其他类的具体就不清楚了),相同分子量范围内改性的粘结作用更大一些
NMP溶剂对PVDF的影响
·NMP生产过程中有甲胺的加入
为了使NMP的合成反应更加彻底,提高NMP纯度,所以就残留了胺,呈现碱性。
·由于碱性的存在导致PVDF分子发生消除反应(下图)
生成C=C双键使溶液显色,随着游离胺含量的增加,溶液的颜色逐渐变深,在搅拌过程中双键不稳定发生断裂进而和相邻的链发生交联,直到凝胶。
·另外应用较多的高Ni体系(523,622,811等)中PVDF凝胶也是如上原理。做分子改性的PVDF相对而在稳定性上有些优势
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