PVDF粘結(jié)劑在鋰離子電池中的應(yīng)用研究.pdf

1、粘結(jié)劑是鋰離子電池正負(fù)極的重要組成部分。在電極中，粘結(jié)劑的主要作用是粘結(jié)和保持活性物質(zhì)。對粘結(jié)劑的要求是歐姆電阻小，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。加入最佳量的粘結(jié)劑，可以獲得較大的容量、較長的循環(huán)壽命和較低的內(nèi)阻，這對提高電池的循環(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)作用。
　　鋰電池用的粘結(jié)劑的種類很多，多數(shù)采用聚偏氟乙烯(

2、PVDF)。但PVDF為結(jié)晶性聚合物，結(jié)晶度一般為50％左右，結(jié)晶熔融溫度在140℃附近，因此在電池通常的使用溫度下，PVDF的結(jié)晶性使存在電解液中的分子很難流通，充放電負(fù)荷增大;在制備電池時的干燥速度等不合適時，PVDF的收縮率與集電體的收縮率差異比較大，含活性物質(zhì)的涂膜不會從集電體上脫離;即使涂布干燥后沒問題，但隨著時間的遷移，在使用過程中，也有由于電極的內(nèi)部應(yīng)力使電極合劑層從集電體上部分或全部剝離，負(fù)荷特性變差，引起容量劣化。因此

3、，為了提高鋰離子電池的整體性能，需要對PVDF的結(jié)構(gòu)以及生產(chǎn)工藝、條件進(jìn)行控制和調(diào)整，從而達(dá)到優(yōu)化電池性能的目的。本論文首先研究了PVDF的結(jié)構(gòu)對其粘結(jié)性能的影響，具體研究了聚合方式、分子量和改性方法對PVDF粘結(jié)性能的影響。然后考察了影響PVDF9100粘結(jié)劑的使用的因素，通過控制外部條件來提高粘結(jié)劑的性能。最后，基于前面優(yōu)化條件生產(chǎn)的兩款PVDF應(yīng)用于鋰離子電池中，測試了電池的各方面性能，并與傳統(tǒng)的粘結(jié)劑做對比。本文主要研究結(jié)果如下

4、:
　　1、通過對懸浮聚合和乳液聚合兩種方式生產(chǎn)的PVDF進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)雖然懸浮聚合的PVDF粘結(jié)劑的溶解相對較困難，但其膜的溶脹特性，以及較高的熔點(diǎn)，相似的玻璃態(tài)轉(zhuǎn)變溫度等具有優(yōu)勢，同時通過對分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性的PVDF9100粘結(jié)劑具有較低的溶液粘度，較強(qiáng)的剝離強(qiáng)度，更適合在磷酸鐵鋰類電池中的應(yīng)用。
　　2、通過研究電極中的活性物質(zhì)，導(dǎo)電劑以及溶劑NMP中的游離胺對PVDF9100使用的影響，并確定了電極涂布以及烘烤工藝對