PVDF在鋰電池中的應(yīng)用：粘結(jié)劑以及隔膜
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-02 07:47
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聚偏氟乙烯（PVDF）是半結(jié)晶性含氟聚合物，因?yàn)榫哂泻玫臋C(jī)械強(qiáng)度、化學(xué)穩(wěn)定性、電化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性和對(duì)電解液良好的親和性，一直以來(lái)倍受人們的關(guān)注。
鋰離子電池的組成結(jié)構(gòu)包括正極、負(fù)極、電解質(zhì)、隔膜、外殼等五大部分。
在鋰電池行業(yè)，PVDF主要用作粘結(jié)劑、隔膜和隔膜涂層。近年來(lái)，隨著鋰電池的技術(shù)和市場(chǎng)的快速發(fā)展，PVDF在鋰電池行業(yè)呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)，年需求增長(zhǎng)率超過20%。
商業(yè)化鋰電池電極一般由集流體、活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和粘結(jié)劑組成。PVDF用于制備鋰離子電池的粘結(jié)劑具備以下特點(diǎn)：
聚偏氟乙稀為半結(jié)晶性聚合物，結(jié)晶度比較高，結(jié)晶溶融溫度高，因此在電池通常的使用溫度下，PVDF的結(jié)晶性使存在電解液體的分子很難流通，充放電負(fù)荷增大。此外，PVDF均聚物還存在多種問題，比如：在制備電池時(shí)的若干燥速度不合適，PVDF的收縮率與集電體的收縮率差異比較大，含活性物質(zhì)的涂膜會(huì)從集電體上脫離；在使用過程中，隨著時(shí)間的遷移，有由于電極的內(nèi)部應(yīng)力使電極合劑層從集電體上部分或全部剝離情況，導(dǎo)致負(fù)荷特性變差，引起容量劣化。
為了解決上述問題，研究人員發(fā)明了PVDF共聚物，即在聚合過程中引入少量極性單體與VDF共聚。引入極性基團(tuán)的PVDF共聚物可以極大提高了粘結(jié)劑粘結(jié)性能，防止電極脫落，顯著降低粘結(jié)劑含量，賦予電池更高的能量密度、更小的內(nèi)阻，帶來(lái)更高的能量密度，更好的功率性能和更長(zhǎng)的循環(huán)時(shí)間。
鋰電池隔膜作為電池的正負(fù)極之間的隔離板，防止正極、負(fù)極活性物質(zhì)相互接觸，產(chǎn)生短路；而在電化學(xué)反應(yīng)時(shí)，隔膜會(huì)保持必要的電解液，形成離子移動(dòng)的通道。
