电池粘结剂

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电极黏结剂是锂离子电池中重要的辅助功能材料之一，虽然本身没有

容量，在电池中所占的比重也很小，但却是整个电极的力学性能的主

要来源，对电极的生产工艺和电池的电化学性能有着重要的影响。除

了一般的黏结剂所具有的黏接性能之外，锂离子电池电极黏结剂材料

还需要能够耐受电解液的溶胀和腐蚀，以及承受充放电过程当中的电

化学腐蚀作用，在电极的工作电压范围内保持稳定，因此可以用作锂

离子电池电极黏结剂的聚合物材料并不多。

目前得到广泛应用的锂离子电池黏结剂主要有三大类：聚偏氟乙烯

（PVDF）、丁苯橡胶（SBR）乳液和羧甲基纤维素（CMC），此外

以聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯腈（PAN）和聚丙烯酸酯作为主要成分

的水性黏结剂也占有一定市场。

PVDF 是最先得到广泛应用的锂离子电池电极黏结剂，耐电化学腐蚀

能力强，可应用于正极材料。但 PVDF 需要用 N-甲基吡咯烷酮

（NMP）作为溶剂，回收溶剂的成本高，会对环境产生一定污染，因

此在电位相对较低的石墨负极中通常使用水性的 SBR 和CMC 黏结剂。

国内使用的 PVDF 黏结剂主要由欧日厂商提供，而水性黏结剂 SBR 和

CMC 则基本由日本厂商把持，具体厂商及其代表产品的牌号见下表

主要的电极黏结剂中外厂商及其代表性产品

随着国家对于环境保护和电池能量密度的要求不断提高，许多新型的

黏结剂开始涌现。一方面，为了响应愈加严格的环保政策，黏结剂厂

商正加紧研发可用于正极材料的水性黏结剂。而另一方面，为了进一

步提高锂离子电池的能量密度，电池厂商也逐渐开始应用高镍正极材

料和硅碳负极材料。

虽然硅材料具有超高的理论比容量、较低的放电电势等优势，是极具

潜力的负极材料。但是硅材料在嵌锂/脱锂的过程中的体积变化高达

300%，即使与碳材料进行复合之后，其体积变化依然显著。巨大的

体积变化导致活性物质颗粒出现破碎、滑移等现象，并最终导致电极

粉化、容量降低、循环寿命缩短。

为应对硅碳负极材料在充放电过程中的体积变化，人们研发了多种新

型的锂离子电池电极黏结剂，包括 PVDF 改性黏结剂、CMC 交联改性

黏结剂、聚丙烯酸改性黏结剂、海藻酸钠黏结剂、导电黏结剂等。

电极黏结剂涉及到的性能参数较多，包括黏结剂的基本物化特性、力

学性能，还包括黏接性能、流变特性、电化学性能等。除此之外，电

极浆料和电极的部分特性主要由黏结剂的特性决定。

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摘要：

电极黏结剂是锂离子电池中重要的辅助功能材料之一，虽然本身没有容量，在电池中所占的比重也很小，但却是整个电极的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的影响。除了一般的黏结剂所具有的黏接性能之外，锂离子电池电极黏结剂材料还需要能够耐受电解液的溶胀和腐蚀，以及承受充放电过程当中的电化学腐蚀作用，在电极的工作电压范围内保持稳定，因此可以用作锂离子电池电极黏结剂的聚合物材料并不多。目前得到广泛应用的锂离子电池黏结剂主要有三大类：聚偏氟乙烯（PVDF）、丁苯橡胶（SBR）乳液和羧甲基纤维素（CMC），此外以聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯腈（PAN）和聚丙烯酸酯作为主要成分的水性黏结剂也...

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