盘点:电极粘结剂技术哪家强?
发布时间:2016-06-08 14:22:00
关键词:电极粘结剂动力电池

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  粘结剂是锂电池正负极材料中非常重要的组成部分,它可以将电极材料中的活性物质、导电剂以及集流体紧密地粘结起来,增强活性材料与导电剂以及活性物质与集流体之间的电子接触,更好地稳定极片结构。粘结剂的选择很大程度上影响着极片的制作工艺及极片的微观结构,进而影响极片一致性,而极片的一致性对于锂电池的一致性来说非常重要。

  目前,锂电池厂家普遍采用溶剂型的PVDF粘结剂,且国内锂电池粘结剂市场几乎被国外企业垄断。溶剂型的PVDF粘结剂需要加入对人体健康有害的NMP溶剂配合使用,不仅容易给工作人员的身体造成伤害,回收不慎也会对环境造成污染。为了进一步提高粘结剂的性能,很多有实力的企业和研究机构均在积极研发,尝试寻找电极最合适的粘结剂。

  索尔维股份第四代 Solef®PVDF  电极粘结剂

  索尔维股份有限公司是一家国际性化学品和高新材料公司, 2016年展会期间,其展出了具有超高结合力、出色柔韧性的第四代 Solef®PVDF  电极粘结剂。

  据索尔维工作人员向电池中国网介绍, Solef®PVDF是一种部分氟化、半结晶的聚合物,具有优异的耐热机械性能和耐化学性。作为电极配方和隔膜工艺的粘结剂,它能为锂电池产业带来诸多优势。在从0到5V(Li+/Li)的整个电压范围内,Solef®PVDF均具有良好的电化学稳定性,并且在420℃高温下的短期加工过程中没有出现热降解现象。另外,第四代的Solef®PVDF  电极粘结剂无需使用有机溶剂,能有效降低了电池制造商的溶剂回收成本。

  蓝海黑石环保型水性粘结剂

  近期,北京蓝海黑石科技有限公司亦自主研发出创新型的水性粘结剂,这种粘结剂兼具无溶剂化和水性化的特点,在倍率和低温性能方面表现突出,而且在三元材料电池体系中使用效果很好,不亚于PVDF溶剂型体系。

  据蓝海黑石董事长介绍,由于以水替代NMP型溶剂,蓝海黑石的水性粘结剂相比于溶剂型产品很环保,能杜绝NMP对生产车间、员工、环境产生的负面影响。对于使用水性粘结剂的厂商来说,一方面可以不用花成本采购设备去回收NMP,也不用抱有压力去做净化处理;另一方面采用水性粘结剂后,打浆时间会减少,由原来的8个小时减少至4个小时,大大缩短加工时间,提高生产效率。

  中科院研发出高稳定性锂电粘结剂

  经过长期深入的研究, 中国科学院宁波材料技术与工程研究所的高分子功能膜团队合成了具有含氟磺酰亚胺主链和全氟磺酸侧链的离子聚合物锂电池粘结剂。

  据悉,用此种离子聚合物做粘结剂的极片具有良好的电化学稳定性,与使用PVDF粘结剂的极片相比,体现出更小的峰电位差(含有导电粘结剂的极片内部脱锂/嵌锂氧化还原反应可逆性更好)。根据实验数据,将含有此种离子粘结剂的磷酸铁锂(LiFePO4)正极极片与锂片装配成电池评价其电池循环性能,发现其充放电稳定,且当充放电倍率增加到4C,含有PVDF粘结剂的LiFePO4极片的放电容量仅有74mAh/g,且呈现大幅下降趋势,而含有此种离子聚合物粘结剂的极片在4C或5C可以维持放电容量在100mAh/g。目前,该团队正在开展该类粘接剂的中试放大生产和产业化应用。

  通过盘点可见,国内外厂家和相关研究机构依靠自身优势针对电极粘结剂进行研发,均取得了丰硕的成果 ,产品性能和环境友好性上也进一步得到提高。可以预见,随着锂电池销量增长带来的粘合剂整体需求量的增加,索尔维、蓝海黑石等拥有高品质电极粘结剂的企业将会占据更多的市场份额。

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作者: 许晓敏      稿件来源: 电池中国网
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