PVDF為線狀結晶型聚偏氟乙烯聚合物,它是世界上僅次于聚四氟乙烯(PTFE)的含氟高分子新材料。PVDF除具有PTFE的優(yōu)良性能外,其剛性、硬度、抗蠕變性能尤其突出。它的加工和成型等特性大大優(yōu)于PTFE,是最強韌的氟塑料。
隨著二次鋰電池等新能源的飛速發(fā)展,聚偏氟乙烯(PVDF)樹脂在鋰電池中的用量也急劇增加。在可持續(xù)性交通發(fā)展的推動下,電動汽車鋰電池應用中對 聚偏氟乙烯(PVDF) 需求的增速達到了兩位數,亞洲是其最大的市場,或將帶動聚偏氟乙烯(PVDF)的增量。
PVDF粘結劑生產工藝及區(qū)別
生產工藝分為乳液聚合和懸浮聚合,在電池中兩種方法的代表產品為HSV900(乳液法)和蘇威5130(懸浮法)
對比兩種方法有以下區(qū)別:
分子量分布:懸浮聚合較窄
分子缺陷:懸浮聚合較少
熔點:懸浮聚合較高(相對來講可對電池安全性能提升)
結晶度:懸浮聚合較高(結晶度高熔點相對高,另外結晶度對于極片的柔韌性也有很大的影響)
粒徑&溶解性
乳液一般0.2~0.5微米,懸浮為50微米以上,在NMP等有機溶劑中粒徑越小越易溶解,相同分子量的情況下懸浮聚合的粘度更大
溶脹性
主要是電解液向PVDF內部滲透致其膨脹的過程,懸浮聚合溶脹更小一些,PVDF的溶脹隨著烘烤溫度的升高而降低。PVDF的溶脹會導致極片厚度增加膨脹,不利于電池的充放電循環(huán)。
提高粘結力的方法
提高PVDF分子量
作用是增強分子間的作用力
對PVDF分子進行改性
加入羰基類極性官能團(或者其他類的具體就不清楚了),相同分子量范圍內改性的粘結作用更大一些
NMP溶劑對PVDF的影響
NMP生產過程中有甲胺的加入
為了使NMP的合成反應更加徹底,提高NMP純度,所以就殘留了胺,呈現堿性。
由于堿性的存在導致PVDF分子發(fā)生消除反應
生成C=C雙鍵使溶液顯色,隨著游離胺含量的增加,溶液的顏色逐漸變深,在攪拌過程中雙鍵不穩(wěn)定發(fā)生斷裂進而和相鄰的鏈發(fā)生交聯,直到凝膠。
另外應用較多的高Ni體系(523,622,811等)中PVDF凝膠也是如上原理。做分子改性的PVDF相對而在穩(wěn)定性上有些優(yōu)勢。