PVDF锂电粘结剂
解密锂电池内的低调功臣
锂电粘结剂
▲ 锂电池充放电动态图
锂电粘结剂在哪里？
☟ 锂电粘结剂就“粘”在正极极片上 ☟
▲ 锂电池结构图
为什么需要粘结剂？
这是因为，电极由金属极片和附着在上面的电极材料组成，电极材料内部、电极材料与金属极片之间本身没有什么粘结力，需要粘结剂的“粘合”，才能维持电极结构的完整。
锂电粘结剂有多重要？
锂电粘结剂是锂电池中必不可少的组成材料，虽然所占比重很小，却是整个电极力学性能的主要来源，对电极的生产工艺和电池的电化学性能有着重要影响。
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锂电粘结剂的主要功能：
▶▶粘结活性物质、导电剂和集流体，维持电极结构完整性
▶▶作为分散剂或增稠剂，改善电极组分均匀性
总而言之，仅占锂电池总成本1%左右的锂电粘结剂，对电池的循环寿命、充电放电能力、倍率性能等核心性能，起着不可小觑的作用。
锂电粘结剂，为何要选PVDF？
锂电粘结剂不仅承担着如此多的重任，还需要在极其严苛的环境下长期稳定工作。
日常生活中，我们所用的粘结剂多是碳氢聚合物，优点是成本低、干得快、粘结力强。例如不干胶（丙烯酸树脂类）、502胶（α－氰基丙烯酸乙酯）等等。
然而，锂电池内部应用环境苛刻，粘结剂和电极材料一直浸泡在电解液中，接受各类电化学反应的考验，在电极的工作电压范围内保持长期稳定。普通的碳氢“胶水”不是被溶解在电解液中，就是被电化学环境氧化。锂电池的粘合大任，绝非一般的粘结剂所能担当。
☟ 为此，PVDF上场了。 ☟
▲ PVDF锂电粘结剂真容
PVDF（聚偏氟乙烯）是一种特殊的含氟烯烃类聚合物，和烯烃类聚合物“一哥”聚乙烯相比，其氢原子有一半被氟原子所替代，形成的碳氟键替代了聚乙烯的碳氢键，键能大，十分牢固且很难被破坏，因此稳定性远胜于一般的碳氢聚合物。另外，由于氟原子有很强的电负性，导致PVDF的极性很强，可以溶解在一些酰胺类的强极性溶剂中，使电极材料、粘结剂、溶剂形成流动体系，实现在电极片上的涂布。
且看PVDF四招致胜
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“稳”
PVDF的化学稳定性好，耐酸耐氧化还原，不会被电解液溶解，高电压条件下不被氧化，在存储和循环过程中不反应、不变质。
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“粘”
如果粘结剂粘结力不够，在多次充放电后，电极材料会从极片上脱落，无法再起到储存电量的作用，导致整个电池报废。
与四氟类粘结剂相比，PVDF除了碳氟键，还有碳氢键，能与正极上的氧元素形成氢键，把正极颗粒牢牢黏住。
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“柔”
PVDF有足够的柔韧性，保证活性物质在反复膨胀和收缩过程中不脱落，电极微粒间的结合不被破坏。
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“溶”
PVDF锂电粘结剂具有良好的溶解性，溶解速度快，溶解度高。PVDF配成溶液后便可均匀地分散到正极材料中和极片表面，能将活性物质均匀地粘结在集流体上。
中化蓝天PVDF锂电粘结剂
有啥大不同
中国中化旗下中化蓝天深耕氟化工70余年，在PVDF研产技术领域有40余年的深厚积淀，主持并参与多项科技攻关项目。
2009年起，中化蓝天开始研发锂电粘结剂专用的PVDF产品，陆续开发了乳液、悬浮及改性的4代5个牌号PVDF，并在VDF单体合成、PVDF聚合工艺配方、树脂规模化生产等方面积累了多项领先技术与“Know-How”。在氟聚合物拟稳态聚合、恒比共聚改性、凝聚态结构分析等方面拥有不少“独门绝技”。
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▲ 聚合重点实验室
▲ 中化蓝天PVDF锂电粘结剂4代迭代图
中化蓝天拥有完整的小试、中试、产业化配套，并集产品开发、性能评价、应用研究、生产销售为一体。项目团队以“研产销检”平台化协同为核心，以客户应用需求为导向，聚焦产品设计和过程制造，打造持续创新能力。
2021年初，国内新能源电动车行业迎来爆发式增长的市场行情，锂电厂商对PVDF的需求快速上升。项目团队快速行动，针对性地开展产品小试实验制备样品，短短3个月就实现绿色环保型高性能乳液法PVDF新牌号的定型；并克服了合成工艺放大工艺的规模适配性问题，在优化实验和节约生产成本的同时，高效完成新产品的放大生产，成功将产品导入锂电池头部企业的供应链体系中。
与此同时，中化蓝天还是国内少数配套锂电池应用评价实验室的PVDF生产厂家之一。应用评价实验室具备下游锂电池客户小试线的大部分评价能力，能对包含PVDF的锂电池浆料进行固含量、稳定性、流变特性等指标检测，并涂敷制成电极极片，评价电极片的相关性能。相当于将一部分锂电池客户的评价能力搬入实验室，大大缩短了产品和应用的距离，与市场实现高效衔接。
▲ 锂电池应用评价实验室
原文始发于微信公众号（锂电产业通）：新能源车续航700公里？离不开这种材料！
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