上两期我们了解了锂电负极的技术迭代性粘结剂PAA。知道的越多,疑惑的越少。本期让我们回归当下,一起来看看当前最通用的石墨负极体系中的传统粘结体系:SBR+CMC。
首先,我们来了解一下SBR,它是丁苯橡胶乳液英文缩写,是目前市面上应用最为广泛的水性粘结剂。
SBR是由丁二烯及苯乙烯两种单体经自由基乳液聚合而成,通过调节两种单体的比例从而能制备具有一定粘结力和模量的粘结剂。
锂电级SBR除了上述的两种常规单体外,引入一些新的功能单体,接枝软、硬单体后,可分别增加粘结力及聚合物的内聚力。
SBR的固含量一般为40-50%,极易溶于水和极性溶剂中,用于负极作为粘结剂,粘结效果良好,质量稳定,通常占负极材料的1.5%左右。
除了常规的丁苯橡胶类乳液,SBR还有苯丙乳液和纯丙乳液两类:
1. 苯丙乳液因其丙烯酸酯单体种类较多,增加了其与电解液的亲和性;另外,分子链中大量的电负性元素使得其低温性能非常突出。
2. 纯丙乳液又称丙烯酸脂类,因引入丙烯腈单体、含氟单体等,可同时满足电解液溶胀及电负性元素含量两个因素,因此具有良好的动力学性能。
负极体系中,一般来讲CMC是会包覆于石墨表面存在,而SBR则是一颗一颗的分布于颗粒之间或者颗粒表面。
CMC-Na是当今世界上使用范围最广、用量最大的纤维素种类,俗称“工业味精”,是葡萄糖聚合度为100-2000的纤维素衍生物,相对分子质量242.16。白色纤维状或颗粒状粉末。
无臭,无味,有吸湿性,不溶于有机溶剂。那么,CMC在负极体系中起到什么作用呢?CMC由于具有极高的浆料稳定性,可保证稳定加工;同时还可提高石墨与负极的粘结力,从而延长单元电池的使用寿命;低用量高效的特性,可极大地降低单元电池的非活性成分含量。
除此之外,CMC还是高容量硅负极材料的优良粘结剂。CMC中的羧基官能团与硅表面的氧化硅(SiOx)和硅醇(-Si-OH)基团产生氢键或共价键作用力,能增强硅颗粒以及硅颗粒与集流体之间的粘结。
本期就到这里,下一期我们继续了解这两款相辅相成的产品,欢迎大家点赞关注,我们下期再见!
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