對(duì)于石墨負(fù)極體系來(lái)說(shuō),粘結(jié)劑的使用已經(jīng)比較成熟了,例如CMC和SBR體系,LA系粘結(jié)劑等。負(fù)極片作為鋰離子的承載體,需要保持足夠的穩(wěn)定性,這樣在長(zhǎng)期的使用過(guò)程中才能夠不脫落,不失效。但是,我們常常遇到的問(wèn)題是石墨負(fù)極極片掉料、厚度反彈大等等。由于負(fù)極極片膨脹對(duì)電池的循環(huán)性能、內(nèi)阻等具有重要的影響,所以不得不考慮負(fù)極極片膨脹的程度。今天就從粘結(jié)劑的角度,講講其對(duì)負(fù)極極片膨脹的影響。
首先來(lái)介紹下CMC和SBR的基本情況。CMC( 羧甲基纖維素鈉) 是一種高分子纖維素醚,SBR( 丁苯橡膠) 是丁二烯和苯乙烯無(wú)規(guī)共聚得到的高分子聚合物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,CMC 的水溶液粘稠、穩(wěn)定性好,但單獨(dú)使用制備的極片很脆,難以涂布; SBR 是一種高彈性材料,其水乳液為小分子線性鏈狀乳液,粘結(jié)力強(qiáng)但乳液粘度較小、不易分散; CMC 和 SBR 一定比例混合使用可以互相彌補(bǔ)缺陷從而得到非常好的涂布性能,其中 CMC主要起增稠作用。
負(fù)極極片的反彈主要與材料的物理性質(zhì)有關(guān)系,例如彈性模量、斷裂強(qiáng)度、延伸率等等。CMC在負(fù)極漿料中主要起到增稠的作用,而且其是脆性的,單獨(dú)使用不足以滿(mǎn)足負(fù)極片的粘結(jié)性要求。SBR起到了較強(qiáng)的粘結(jié)作用,也正是因?yàn)镾BR的高彈性,在輥壓過(guò)程后,負(fù)極片會(huì)有較大程度的厚度反彈。通常來(lái)說(shuō),SBR的彈性模量和強(qiáng)度越高,負(fù)極膨脹率越低。在賀雨雨的試驗(yàn)研究中,其對(duì)SBR分別進(jìn)行了羧基化處理和羥基化處理,通過(guò)做成全電池后對(duì)極片和電池的反彈進(jìn)行了研究。試驗(yàn)結(jié)果表明:
BR的彈性模量越大,極片厚度反彈越小,在電池長(zhǎng)期的充放電過(guò)程中,內(nèi)部結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定越有利于使用壽命的延長(zhǎng)。我們?cè)陔姵夭牧线x型開(kāi)發(fā)過(guò)程中要優(yōu)先挑選彈性模量大、斷裂強(qiáng)度高的粘結(jié)劑,此外在材料配比調(diào)整過(guò)程中盡量降低SBR的使用量,這樣可以大大提高電池的循環(huán)壽命。但是需要特別注意的是SBR用量太少容易造成極片粘結(jié)力低,在輥壓過(guò)程中易掉料,粘輥等,對(duì)于電池的后期性能也是不利的。
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