鋰電粘結(jié)劑性能對(duì)比

1、在電極中，粘結(jié)劑是用來(lái)將電極活性物質(zhì)粘附在集流體上的高分子化合物。它的主要作用是粘結(jié)和保持活性 物質(zhì)，增強(qiáng)電極活性材料與導(dǎo)電劑以及活性材料與集流體之間的電子接觸，更好地穩(wěn)定極片的結(jié)構(gòu)，對(duì)于在充 放電過(guò)程中體積會(huì)膨脹/收縮的鋰離子電池正負(fù)極來(lái)說(shuō)，要求粘結(jié)劑對(duì)此能夠起到一定的緩沖作用。選擇一種 合適的鋰離子電池粘結(jié)劑，要求其歐姆電阻要小，在電解液中性能穩(wěn)定，不膨脹、不松散、不脫粉。一般而言， 粘結(jié)劑的性能，如粘結(jié)力、柔韌性、耐堿性、親水性等，直接影響著電池的性能。加人最佳量的粘結(jié)劑，可以 獲得較大的容量、較長(zhǎng)的循環(huán)壽命和較低的內(nèi)阻，這對(duì)提高電池的循環(huán)性能、快速充放能力以及降低電池的內(nèi) 壓等具有促進(jìn)

2、作用。因此選擇一種合適的粘結(jié)劑非常重要。-粘度的測(cè)試對(duì)比-90度直角板彎折至開(kāi)始脫落 PVDF明膠 SBR-次數(shù)-13 17 19放電容量測(cè)試Il MlD從圖上可以看出使用PVDF粘結(jié)劑的極片，容量衰減很快，達(dá)到最大容量后，立即開(kāi)始衰減，說(shuō)明隨著循環(huán)次數(shù)的 增加，電極材料逐漸與集流體脫落。而采用水性粘合劑的極片，循環(huán)性能明顯好于PVDF，35次循環(huán)以后，容量還能 保持穩(wěn)定。循環(huán)性能，化成厚度的測(cè)試對(duì)比電池眼導(dǎo) CteUNo.第L次潞環(huán)舞100秋搪環(huán)第200次循蝦第300次器環(huán)或壓平白率他容保峙率電洋臺(tái) 率-(咚】容鼠保持1 率g)41國(guó)平臼電壓訴臺(tái)電fk平臺(tái)WI阿烏S7 994 LMJ.283

3、.4I85.2*.=aW2職497.597,494,6&9,7M.5W3沸二弱與M.49i a87.1g4Pl93.13K6*3-087.291.1 FL89 J97.0S9.895.2i KH-49 2.1738.7L ,.P3_W.49】.195389.49-3.3ea.i91,15(5 &W1至U W3是SBR系電池，P1至U P3是PVDF系電池從表一中可以看出，兩種電池的容量保持率在前50周幾乎沒(méi)有差別，均在97%左右；在100周時(shí)，SBR系電 池的容量保持率為94%左右，略低于PVDF系電池的95%：當(dāng)循環(huán)達(dá)到300周時(shí)，SBR系電池的容量保持率只 有85%左右，而PVDF系電池的

4、容量保持率達(dá)到91%，相差6個(gè)百分點(diǎn)。兩種電池的循環(huán)容量保持能力都很優(yōu)秀， 但后者更為突出。電壓平臺(tái)是指鋰離子蓄電池以1 C 5A恒流放電，從滿電壓（一般為4. 2 V）狀態(tài)放電到電壓為3. 6 V時(shí)的時(shí)間 或容量。表一中的數(shù)據(jù)采用3. 6 V平臺(tái)率一即1 C 5A恒流放電至3. 6 V時(shí)的時(shí)間或容量占C 5A恒流放電至3. 0 V時(shí)的總時(shí)間或總?cè)萘康陌俜謹(jǐn)?shù)。它反應(yīng)了電池在3. 6 V以上所能釋放的能量，同時(shí)也在一定程度上反映了電池 的大電流放電特性。相同容量的電池，電壓平臺(tái)越高，則電池的有效使用時(shí)間更長(zhǎng)。從表一中可以看出，在第1 周循環(huán)中SBR系電池的3. 6 V平臺(tái)率為88%，比PVDF系

5、電池的89%低1個(gè)百分點(diǎn)；到第300周時(shí)，PVDF系 電池的3. 6 V平臺(tái)率仍達(dá)到85%，而SBR系電池只有76%，相差9個(gè)百分點(diǎn)。電池的膨脹是由電極活性材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)所決定的，但是其大小則主要與電極活性材料的性質(zhì)、粘結(jié)劑的性 質(zhì)以及電極制作工藝等因素有關(guān)。我們選用相同的電極活性材料和電極制作工藝，主要考察粘結(jié)劑的影響。從圖1 可以看出，SBR系電池的膨脹厚度較小，且分布較窄，在0.20.3 mm之間；而PVDF系電池的膨脹厚度較大，且 分布較寬，在0.30.7mm之間。內(nèi)阻的測(cè)試r SBR 電池IH一u P V r J F系：上空?0 I 2345678 LO II 12牛；也炯 CHlX

6、n.電池的內(nèi)阻與電池的荷電狀態(tài)有關(guān)。一般地，鋰離子蓄電池的充電態(tài)內(nèi)阻比放電態(tài)內(nèi)阻小。從圖2中可以看出， SBR系電池和PVDF系電池的充電態(tài)內(nèi)阻相當(dāng)，均分布在3436 mQ之間；兩種電池的放電態(tài)內(nèi)阻也都在37 mQ左 右。由此可知，SBR粘結(jié)劑和PVDF粘結(jié)劑對(duì)電池內(nèi)阻的影響沒(méi)有顯著差別。過(guò)充電性能的測(cè)試電池編號(hào)電池性狀描述W4電池殼體最高溫度114C，電池鼓肚，未開(kāi)裂、未起火、未爆 炸。W5電池殼體最高溫度82C，電池鼓肚，未開(kāi)裂、未起火、未爆炸W6電池殼體是高溫度108 C，電池鼓肚.未開(kāi)裂、未起火、未爆 炸。P4電池殼溫度升至100 C時(shí)斷路，126 C時(shí)爆炸。P5電池在Il7 C時(shí)爆炸，最高溫度為134 C。P6電池在9O C時(shí)爆炸，最高溫度為149 C。注：W4W6為SBR系電池.P4P6為PVDF系電池從表二、圖三中可以看出，相同標(biāo)稱容量的兩種電池以3 C 5A倍率恒流過(guò)充電時(shí)，SBR系電池發(fā)生鼓肚， 但沒(méi)有爆炸、起火、破裂等現(xiàn)象發(fā)生，電池殼體的最高溫度較低，在80120C之間。電池充電到9. 5 V后， 能以該電壓恒壓充電，同時(shí)殼體溫度