鉅大LARGE | 點擊量：235次 | 2024年01月18日
鋰離子電池水性粘結劑發展方向是什么？
20世紀50年代鋰電池誕生至今，經歷了多次的變革。不論何時，在鋰電池內部有使用占比不到1~2%的電池粘結劑，扮演著重要的核心角色，且往往因為粘結劑高分子聚合物的某些特性為電池性能帶來意想不到的影響。
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劑的未來發展方向，迫切的需要技術發展預測，并提前進行技術儲備，開發也更注重技術革新來應對未來鋰電池的需求。對此，JSR粘結劑開發與應用團隊，對粘結劑聚合物高分子的特性，構造，分布等方面做了持續研究。
發揮彈性體/乳液技術能力，是實現鋰離子電池對粘結劑需求應用的關鍵。從業界情況中看，一般對鋰電池中粘結劑能力發揮有以下幾點基本的應用需求。
-對活性物質與金屬有極好的粘接力
-抗電解質化學穩定性
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
-漿料中膠體的穩定性
-良好的加工性能
而經過長期研究發現，水性粘結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揮。影響范圍包括粘結強度、遷移抑制(工藝速度)、內阻、膨脹抑制、循環特性。
對上述影響范圍JSR長期研究得知，通過對對高分子特性與粒子設計能有效控制粘結劑對電池性能的影響。下文將詳細論述。
對粘結強度的影響：通過對高分子聚合物構造和分子量的的控制，可以對粘結劑在鋰電池內部的延展性(Strain)和強度(Stress)進行控制。通過粘結劑粒子表面官能團改性，能夠影響到粘結劑在活性物中的分布位置(粘結劑有效聚集與活性物質接觸部位)。面對不同活性物質可以通過分布影響并提高粘結強度。
對遷移抑制的影響：粘結劑是有機化學品，懸浮于水中呈液態乳液狀。添加在漿料中并涂布在極片上，為提升生產效率，一般會對烘干溫度進行提升(傳送速度快)來滿足生產，溫度高時水分的蒸發速度更快，因此懸浮的粘結劑會快速的遷移至極片表面，造成Cu界面粘結劑缺失，特別是在輥壓時引起粘輥或脫粉，掉料等現象。
JSR聚合技術從TRD系列粘結劑產品開始，適應市場需求，從聚合手段對抑制遷移做出貢獻。
對內阻的影響：粘結劑粒子在極片中干燥后，在電池中會吸收電解質溶脹，過大的溶脹會影響e-電子傳遞，造成內阻的上升。通過對高分子與電解質親和度的控制，可對內阻上升起到一定的阻止作用。
對電池膨脹的影響：對粘結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，抗電解質化學穩定性，漿料中膠體的穩定性。加上對粘結劑本身的延展性(Strain)和強度(Stress)的控制，可達到抑制電極膨脹目的。
對循環性能的影響：粘結劑粒子的耐電解液特性提高，強度及彈性隨時間變化減少，粘結力才能夠得到長期保障。特別是在長期循環的情況下，越發能夠體現對粘結劑彈性及耐久性的考驗。
結語：鋰離子電池的發展應用在不斷的向高能量密度，高輸出，適應更寬范圍的溫度需求。正極應用不斷的從NMC向高Ni體系或者NCA體系發展，負極能力匹配需求對Si應用的需求越發迫切。
粘結劑的多方面因素對電極有直接的影響關系，另外，在快節奏的當下，愈發對快速充電(大倍率充電)的需求增加。上文所述的強度，內阻，遷移等均有影響活性物析鋰的多重因素之一，對于今后的電芯企業發展應用會不斷更替，JSR研發團隊會站在開發的前沿繼續開發未來發展方向的粘結劑。
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