鋰電材料PVDF根據(jù)分子鏈和分子量的大小可以分為多種,,例如7200/5100/9100/9300等。市場上PVDF有粉體和膠液兩種類型產(chǎn)品,為了降低成本,大多數(shù)廠家選擇購買PVDF粉體打膠后投入使用,或者直接投入制漿工藝。
常規(guī)的PVDF之所以可以做成粘合劑,得益于其分子結(jié)構(gòu)的范德華力,也就是分子間作用力起粘結(jié)作用;有些改性的PVDF,其作用機(jī)理有兩部分,一部分是高分子量所帶來的范德華力,另一方面是由于改性所導(dǎo)致的和箔材之間的化學(xué)鍵的作用。
影響PVDF粘結(jié)性的影響因素主要有分子量大小、結(jié)晶度、PVDF改性、正極材料及導(dǎo)電劑種類等。PVDF分子量越大,粘結(jié)性越強(qiáng),極片的剝離強(qiáng)度就越大。結(jié)晶度越高,分子鏈之間堆砌的更加緊密,分子間作用力更大,粘結(jié)性更好。PVDF用作鋰電池粘結(jié)劑具有良好的性能,影響其使用的主要是PVDF粉末在NMP溶劑中的溶解程度和水分影響。
PVDF高分子材料在溶劑中的溶解主要受結(jié)晶度、粉末粒徑、分子量大小、極性以及溶解溫度的影響。結(jié)晶度越高,溶劑就很難滲透進(jìn)溶質(zhì)分子,溶解緩慢;粒徑越大,PVDF溶解越慢;分子量越大,PVDF的溶解度越小,相同濃度的膠液粘度就越高;一定范圍內(nèi),,溫度越高越有利于粉末的溶解,不過高于70℃的溶解溫度可能造成PVDF的降解。
除了PVDF粉末的溶解外,對于NMP溶劑的水分要特別控制,NMP吸水程度要比正極活物質(zhì)、導(dǎo)電劑等材料吸水嚴(yán)重。共軛雙鍵數(shù)量升高會導(dǎo)致漿料粘度升高,嚴(yán)重時會產(chǎn)生凝膠像果凍一樣,無法進(jìn)行正常涂布。
PVDF行業(yè)內(nèi)早期僅外企索爾維、吳羽掌握鋰電池級PVDF的生產(chǎn)工藝,并且采取技術(shù)封鎖及壟斷。
國內(nèi)企業(yè)目前逐漸掌握生產(chǎn)工藝,產(chǎn)品質(zhì)量隨時間提高,成功打入下游市場,目前國產(chǎn)鋰電池級 PVDF 在低端領(lǐng)域用量較大。
然而,目前高端鋰電池基本仍然使用進(jìn)口PVDF材料,其市場空間大約為249億。
隨著鋰電池及正極材料產(chǎn)量的高速增長,對PVDF的需求也將迎來高速增長。
索爾維的先進(jìn)聚合物材料Solef PVDF 被全球領(lǐng)先的電池制造商廣泛用于生產(chǎn)混合動力和純電動汽車的鋰離子電池。這一成熟的產(chǎn)品線包括粘結(jié)劑和隔膜涂層,可保證鋰離子電池的安全性、電化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,提高電池能量密度,延長使用壽命。
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