? 在最常用的電極材料和粘合劑中，聚偏氟乙烯（PVDF）被認(rèn)為是一種高度惰性和非反應(yīng)性的熱塑性含氟聚合物，它是由偏二乙烯聚合合成的，被認(rèn)為是高水平的塑料材料。要求純度以及對(duì)碳?xì)浠衔?、酸和溶劑的耐受性?/span>
聚偏氟乙烯PVDF已在國(guó)防工業(yè)、醫(yī)療器械和半導(dǎo)體等領(lǐng)域，尤其是在鋰離子電池中作為電極粘合劑，應(yīng)用于制造板材、管材、布線絕緣體、板材、薄膜和管道產(chǎn)品等。從技術(shù)上講，鋰離子電池中的粘合劑是促進(jìn)分散的重要因素和有效試劑，以增加暴露的電極種類并處理它們與集流體的粘附。我們提供各種類型的鋰離子電池粘合劑，包括PVDF粘合劑，以增強(qiáng)一系列電池項(xiàng)目、生產(chǎn)和技術(shù)。
聚偏氟乙烯的特性
聚偏氟乙烯也稱為聚偏二氟乙烯 (PVDF)是一種極其惰性和非反應(yīng)性的熱塑性含氟聚合物，由偏二氟乙烯聚合過(guò)程合成。PVDF是一種性能類似于塑料的材料，其應(yīng)用基于其對(duì)溶劑、酸和碳?xì)浠衔锏哪褪苄裕约芭c聚四氟乙烯等其他含氟聚合物相比所需的最高純度。PVDF密度低，通常為板狀和絕緣體，用于優(yōu)質(zhì)布線、管材、管道產(chǎn)品和板材，可注射、焊接或模塑，應(yīng)用于醫(yī)療器械、半導(dǎo)體、化學(xué)品和國(guó)防工業(yè)等領(lǐng)域具體來(lái)說(shuō)，是在制造鋰離子電池中的電子材料。PVDF也被用作交聯(lián)閉孔泡沫，人們的興趣日益濃厚。由于其惰性， PVDF經(jīng)美國(guó)食品和藥物管理局 (FDA)批準(zhǔn)可用于與食品接觸，并被歸類為無(wú)毒材料。PVDF是一種精細(xì)粉末，用作高端金屬涂料的成分。PVDF涂料具有出色的保光性和保色性，并應(yīng)用于許多著名的建筑。商業(yè)和住宅金屬屋頂也利用了這種材料?；赑VDF對(duì)氨基酸的非特異性親和力，PVDF還用于設(shè)計(jì)用于動(dòng)員蛋白質(zhì)的蛋白質(zhì)印跡的膜。PVDF廣泛用作鋰離子電池中的粘合劑成分，用于超級(jí)電容器和許多電化學(xué)應(yīng)用中的碳電極。
物理上，PVDF表現(xiàn)出強(qiáng)壓電性，當(dāng)置于強(qiáng)電場(chǎng)下產(chǎn)生凈偶極矩時(shí)，極化薄膜的壓電系數(shù)為6～7PC/N。其壓電系數(shù)是其他聚合物的10倍。聚偏二氟乙烯的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度約為-35°C，本質(zhì)上接近60%是結(jié)晶的。PVDF可以通過(guò)機(jī)械拉伸來(lái)定向分子鏈，然后在張力下被拉伸，從而使材料具有壓電特性。根據(jù)作為傳輸床連接的鏈的構(gòu)象，這種材料以多種形式出現(xiàn)，如α、β和γ相。當(dāng)PVDF極化時(shí)，它表現(xiàn)出鐵電聚合物的行為，具有高效的熱釋電和壓電特性，使其成為電池和傳感器應(yīng)用的有前途的試劑。薄膜中的PVDF也可用于熱感攝像機(jī)的傳感器。
粘合劑和鋰離子電池
鋰電池被認(rèn)為是便攜式通信設(shè)備以及移動(dòng)電子設(shè)備的主要電源或備用電源。鋰電池因其卓越的電動(dòng)勢(shì)和高能量密度而受到工業(yè)和科學(xué)領(lǐng)域越來(lái)越多的關(guān)注。最近，人們進(jìn)行了大量的研究，以設(shè)計(jì)新穎的電極材料結(jié)構(gòu)并開(kāi)發(fā)前所未有的電池粘合劑，以減輕對(duì)更高能量密度的需求并滿足電池的循環(huán)性能。事實(shí)上，水性粘合劑已被證明具有更多的優(yōu)勢(shì)和優(yōu)點(diǎn)，包括成本更低、電池安全和生態(tài)系統(tǒng)友好，與水作為分散劑相結(jié)合，使其成為環(huán)保鋰離子電池和安全的理想粘合劑。
揭示鋰離子電池的PVDF粘合劑性能
事實(shí)上，傳統(tǒng)的聚偏氟乙烯粘合劑與石墨陽(yáng)極完美配合。然而，當(dāng)它與復(fù)合材料中的硅結(jié)合以提高鋰離子電池的能量密度時(shí)，它會(huì)遇到相當(dāng)大的容量損失。這種故障源于石墨、硅和PVDF粘合劑之間的連接性損失，這是由于電池回收過(guò)程中遭受的機(jī)械應(yīng)力造成的。特別是，盡管電池性能優(yōu)異，但首次發(fā)現(xiàn)PVDF粘合劑在電池循環(huán)過(guò)程中會(huì)因復(fù)合材料、純硅甚至純石墨電極而發(fā)生化學(xué)分解?；赬射線光電子發(fā)射電子顯微鏡和X射線光電子能譜技術(shù)，考慮到PVDF石墨和有機(jī)硅之間的差異和可能的相互作用，氟化鋰 (LiF) 被認(rèn)為是主要的分解劑，分布在電極中。反過(guò)來(lái)又與電池性能相關(guān)。研究表明，當(dāng)化學(xué)相互作用的聚合物與石墨和硅作為一個(gè)整體發(fā)揮作用時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)最適合復(fù)合電極的粘合劑。
不同粘結(jié)劑對(duì)鋰離子電池金屬氧化物負(fù)極電化學(xué)性能的影響
在測(cè)試鋰離子電池金屬氧化物負(fù)極的電化學(xué)性能時(shí)，合格的粘結(jié)劑對(duì)電化學(xué)性能起著相當(dāng)大的作用，但目前尚未研究出合適的粘結(jié)劑來(lái)制備鋰離子電池金屬氧化物負(fù)極。如此系統(tǒng)地。為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們研究了包括PVDF HSV 900、PVDF 301f、PVDF Solvay 5130、羧甲基纖維素鈉和苯乙烯-丁二烯橡膠在內(nèi)的五種不同的粘合劑來(lái)制造鋰離子電池的電極。電化學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，羧甲基纖維素粘合劑可以顯著降低粘合容量、電池的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性，并且實(shí)際上比PVDF好得多。
PVDF因其良好的熱穩(wěn)定性、適當(dāng)?shù)恼澈闲阅芎蛢?yōu)異的電化學(xué)行為而被用作鋰離子電池陰極的有效粘合劑。由于用于鋰離子電池電極的PVDF粘合劑實(shí)現(xiàn)了電極膜和集流體之間的粘合，因此可以用最少的PVDF粘合劑夾雜物獲得更高的能量密度和更長(zhǎng)的壽命周期。此外，PVDF粘合劑中的極性官能團(tuán)導(dǎo)致內(nèi)能較低。除此之外，在含有有機(jī)碳酸酯和鋰鹽的鋰離子電池的侵蝕性環(huán)境中，還可以確保PVDF理想的耐化學(xué)性的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。
