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電池知識

簡析鋰離子電池常用的粘結(jié)劑的種類、作用及性能

來源:寶鄂實業(yè)    2019-06-14 21:00    點擊量:

鋰電池粘結(jié)劑一般都是高分子化合物,電池中常用的粘結(jié)劑有

(1)PVA(聚乙烯醇)PVA的分子式為卡CH2CHOHJJ,聚合度”一般為7002000,PVA是一種親水性高聚物白色粉末,密度為1,24134gcm-3PVA可與其他水溶性高聚物混溶,如與淀粉、CMC、海藻鈉等都有較好的混溶性。 

(2)聚四氟乙烯(PTFE)PTFE俗稱“塑料王”,是一種白色粉末,密度為2123gCITI+,熱分解溫度為415℃。PTFE電絕緣性能好,耐酸,耐堿,耐氧化。PTFE的分子式為卡CF2CF2頭。,是由四氟乙烯聚合而成的。nCF2CF、2一卡CF2CF2于。常用60%的PTFE乳液作電極粘結(jié)劑。 

(3)羧甲基纖維素鈉(CMC)CMC為白色粉末,易溶于水,并形成透明的溶液,具有良好的分散能力和結(jié)合力,并有吸水和保持水分的能力。        

(4)聚烯烴類(PP,PE以及其他的共聚物);         

(5)(PVDF/NMP)或其他的溶劑體系;         

(6)粘接性能良好的改性SBR橡膠;        

(7)氟化橡膠;        

(8)聚胺酯。 

鋰電池用粘接劑;鋰離子電池中,由于使用電導(dǎo)率低的有機電解液,因而要求電極的面積大,而且電池裝配采用卷式結(jié)構(gòu),電池的性能的提高不僅對電極材料提出了新的要求,而且對電極制造過程中使用的粘接劑也提出了新的要求。 

1、粘接劑的作用及性能; 

(1)保證活性物質(zhì)制漿時的均勻性和安全性;       

(2)對活性物質(zhì)顆粒間起到粘接作用;       

(3)將活性物質(zhì)粘接在集流體上; 

(4)保持活性物質(zhì)間以及和集流體間的粘接作用;        

(5)有利于在碳材料(石墨)表面上形成SEI膜。 

2、對粘接劑的性能要求; 

(1)在干燥和除水過程中加熱到130—180~C情況下能保持熱穩(wěn)定性;        

(2)能被有機電解液所潤濕;        

(3)具有良好的加工性能;       

(4)不易燃燒; 

(5)對電解液中的I.iClQ,I.iPP、6等以及副產(chǎn)物I.iOH,㈠2C03等穩(wěn)定;         

(6)具有比較高的電子離子導(dǎo)電性;         

(7)用量少,價格低廉; 

以往的鎳鎘、鎳氫電池,使用的電解液是水溶液體系,粘接劑可以使用PVA,CMC等水溶性高分子材料,或PTFE的水分散乳液。鋰離子蓄電池電解液是極性大(因此溶解能力和溶脹能力高)的碳酸酯類有機溶劑體系,粘接劑必須能耐碳酸酯(至少是不溶解),而且必須滿足上述的幾點要求,特別是必須滿足在電化學(xué)環(huán)境中的穩(wěn)定性,在負極中處于鋰的負電位下不被還原,在正極中發(fā)生過充電等有氧產(chǎn)生的情況下不發(fā)生氧化。 

鋰離子電池中的特點是伴隨充放電過程,鋰在活性物質(zhì)中的嵌入—脫出引起活性物質(zhì)的膨脹—收縮(如石墨的層間距變化達到10%一11),要求粘接劑對此能夠起到緩沖作用。鋰離子電池的電極在干燥過程中加熱溫度最高可以達到200℃,粘接劑必須能夠耐受這樣高的溫度。 

由此可見,粘接劑性能好壞對電池性能的影響很大,鋰離子電池電極制備是采用涂布工藝,一般采用刮刀或輥涂布的方式,通過刀口間隙調(diào)節(jié)活性物質(zhì)層的厚度。鋰離子電池活性物質(zhì)層的厚度很小,因此涂布刀口的間隙也很小,這樣就要求在漿料中不能有大的團聚顆粒存在。制作電極需要經(jīng)過輥壓、分切、卷繞等一系列過程才能進入到電池殼體中,在這些過程中要求沒有活性物質(zhì)粉末脫落或片的脫落。 

鋰離子電池正負極材料的密度有很大的差別,一般正極材料的密度在4g•cm-3左右,負極材料的密度在2g•cm-3以下,不同粘接劑必須根據(jù)各種活性物質(zhì)的密度、松裝密度進行粘度調(diào)整(稀釋或增稠),以保證活性物質(zhì)在漿料中能穩(wěn)定懸浮。鋰離子電極活性物質(zhì)的密度及其浸液的視密度,各種粘結(jié)劑溶液的粘度,粘結(jié)劑的不燃性反應(yīng)出粘結(jié)劑的安全性能,一般不燃性用氧化指數(shù)表示。如以下粘結(jié)劑的氧化指數(shù)為:PTFE>95%,PVdF44%一58%,聚酰胺24%一29%,聚乙烯2.8%一5.7%。S燃性這一性能看,氟化樹脂最好。 

聚偏二氟乙烯(PVDF)生產(chǎn)鋰電的優(yōu)勢 

NMP廣泛應(yīng)用于聚偏二氟乙烯(PVDF)的溶劑。國外同類產(chǎn)品相似性能,國內(nèi)PVDF主要供應(yīng)商研發(fā)多年新推產(chǎn)品,PVDF D-1 鋰電池專用PVDF樹脂。粉末狀聚偏氟乙烯產(chǎn)品,在溶劑中具有較高粘度與粘結(jié)性,易于成膜,采用PVDF D-1制成的鋰電池電極材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、優(yōu)良的機械性能和加工性能。  高溫氟碳樹脂 PVDF (鋰電池用)備注:PVDF DF-2= PVDF鋰電池粘結(jié)劑PVDF鋰電池粘結(jié)劑是一種粉末狀的聚偏氟乙烯產(chǎn)品,在一些溶劑中具有良好的溶解性。與其他牌號的 PVDF 相比, PVDF DF-2 更適合于用作鋰電池的電極粘結(jié)劑材料 

PVDF鋰電池粘結(jié)劑是一種具有高介電常數(shù)的均聚物材料,在一定的溶劑中具有較高的粘度與粘結(jié)性,易于成膜,采用 PVDF DF-2 制成的鋰電池膜電極材料具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性、溫度穩(wěn)定性、優(yōu)良的機械性能和加工性。

電池管理系統(tǒng)菊鏈式回路的原理為:主機和各客戶端(host and each client)可利用菊鏈式傳輸路徑回路實現(xiàn)指令的通信及響應(yīng),該菊鏈式回路可能包括一組線路,后者可傳輸電信號。菊鏈式回路還能將主機接口連接到各串聯(lián)客戶端接口,從而實現(xiàn)依序通信,可實現(xiàn)鏈路內(nèi)的單信道或多信道通信。

 

特斯拉表示,電池管理系統(tǒng)可能包括一個主機端(例如:管控系統(tǒng)的微控制器)及客戶端(管控系統(tǒng)內(nèi)電池電芯的電池管理集成電路)。該款電池管理系統(tǒng)可提供冗余通信路徑,主機可實現(xiàn)順時針和逆時針串聯(lián)客戶端的通信,冗余適用于雙信道。此外,該系統(tǒng)或可實現(xiàn)電池管理系統(tǒng)內(nèi)的動態(tài)冗余,提升新一代蓄電池組的可靠性。

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