PVDF樹脂在粘結(jié)劑、分散劑、電解質(zhì)、隔膜涂層、隔膜、 電解質(zhì)中均有應(yīng)用。鋰電池制造過程中的制漿,是將正負(fù)極活性物質(zhì)粉體、導(dǎo)電劑粉體、粘結(jié)劑和 助劑均勻分散于溶劑中形成穩(wěn)定懸浮液的過程。漿料的分散體系分為油性體系 和水性體系,油性體系常使用PVDF作為粘結(jié)劑和分散劑。
電池電極由活性材料、粘結(jié)劑、集流體和導(dǎo)電劑組成,粘結(jié)劑的作用是將活性 物質(zhì)粉體粘結(jié)起來,增強(qiáng)電極活性材料與導(dǎo)電劑、集流體之間的電子接觸,更 好地穩(wěn)定極片結(jié)構(gòu)。PVDF粘結(jié)劑具有良好的熱力學(xué)、電化學(xué)性能和機(jī)械性能, 為目前最常用的鋰電池粘結(jié)劑,其他常見粘結(jié)劑包括 SBR、CMC、PAA、PAN 等。懸浮聚合PVDF的溶脹特性更好,熔點(diǎn)更高,更適合作為粘結(jié)劑使用。
PVDF為主流正極粘結(jié)劑材料。在正極中,由于(1)水會對幾乎所有正極材料造成損害;(2)水相體系難以干燥,殘余水分影響電池容量和循環(huán)產(chǎn)生影響;(3)正極材料密度較大,SBR+CMC粘結(jié)體系以水為溶劑,無法使?jié){料充分分散。PVDF作為正極粘結(jié)劑的綜合性能更好,因此正極主要使用PVDF為粘結(jié)劑。PVDF也可作為負(fù)極粘結(jié)劑使用,但研究發(fā)現(xiàn)PVDF在負(fù)極中表現(xiàn)不佳,NMP存在污染性,因此負(fù)極更多使用SBR+CMC粘結(jié)劑。PVDF也存在一些缺陷,如與活性材料間的粘結(jié)強(qiáng)度偏弱、無法滿足高電壓電極材料的使用需求、需要使用污染性較強(qiáng)的NMP作為溶劑等,因此目前在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)已開發(fā)出一些新的粘結(jié)劑,但這些粘結(jié)劑在使用過程中仍存在嚴(yán)重缺陷,如極片易發(fā)生層離和剝離現(xiàn)象、電解液分解、過度的金屬元素溶出,此外,目前高電壓粘結(jié)劑的相關(guān)研究較少,新的發(fā)展方向尚不明確,其他粘結(jié)劑商業(yè)化還有很長的路要走,PVDF在正極粘結(jié)劑領(lǐng)域的地位在短期內(nèi)難以被撼動。此外,鈉離子電池正極粘結(jié)劑仍然使用PVDF。
鋰電粘結(jié)劑 PVDF 屬于較高端的產(chǎn)品型號,是最常用的正極油性粘結(jié)劑。
PVDF 是非同質(zhì)化產(chǎn)品,存在牌號差異。PVDF 產(chǎn)品的非同質(zhì)源于分子量、平均聚合度、端基、共聚時添加單體 的不同等,不同型號的 PVDF 產(chǎn)品適配不同應(yīng)用場景。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域,PVDF 可分為常 規(guī)級產(chǎn)品和鋰電粘結(jié)劑產(chǎn)品,常規(guī)級 PVDF 應(yīng)用于涂料、注塑、濾膜、光伏背板、隔膜 涂敷等領(lǐng)域,鋰電粘結(jié)劑 PVDF 屬于較高端的產(chǎn)品型號,是最常用的正極油性粘結(jié)劑。鋰電池粘結(jié)劑 PVDF 產(chǎn)品價格相對較高。
索爾維是全球領(lǐng)先的PVDF生產(chǎn)商之一,索爾維PVDF有兩個系列:Solef PVDF和Halar PVDF,其中Solef PVDF用于鋰電粘結(jié)劑、太陽能背板及粒狀樹脂領(lǐng)域,生產(chǎn)基地在中國和法國。Halar PVDF主要用于涂料領(lǐng)域,生產(chǎn)基地在美國。
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