一文带你了解粘结剂PVDF与软包电池

锂离子电池是一种二次充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。根据封装方式的不同，锂电池可分为方形电池、软包电池和圆柱电池，主要区别在于壳体。方形和圆柱采用钢壳或者铝壳，软包采用铝塑膜。其中软包电池由于较高的能量密度、出色的散热性能、灵活的设计自由度以及良好的安全性能，在智能设备、电动交通、医疗和移动电源等领域具有广泛的应用。图1 软包电池、圆柱电池和方形电池及三者的性能对比软包电池的结构主要包括正极、负极、电解液和隔膜，以及外部的柔性铝塑膜包装。生产工艺涵盖制浆、涂布、辊压、模切、叠片、封装、注液、化成等多个环节，确保各组件紧密结合，形成稳定可靠的电池结构。图2  软包电芯拆解示意与制备工艺流程其中粘结剂是锂离子电池极片的重要组成材料之一，是将极片中活性物质和导电剂粘附在电极集流体上的高分子化合物，具有增强活性材料、导电剂和集流体间接触性以及稳定极片结构的作用。虽然粘结剂在电极片中用量较少，但粘结剂性能的优劣直接影响电池的容量、寿命及安全性。图3  粘结剂的分类PVDF（聚偏氟乙烯）包括PVDF均聚物、PVDF与其他化合物的共聚物，主要用在正极粘结剂和隔膜涂层,配合使用的油性溶剂为N-甲基吡咯烷酮（NMP）。图4  PVDF正极粘结剂的作用机理在锂电池正极粘结剂中，PVDF的综合性能最优，是目前最常用的粘结剂，占比高达90%，在整个电池粘接剂材料中占约54%。随着国内新能源产品市场同质化竞争愈演愈烈，现阶段，锂电级 PVDF 在国内下游电池客户端的产品推广存在认证与导入周期长、产业链壁垒高等问题。各个原辅料厂家在长期供给过程中，具有相对稳定的下游客户，新的供应商想要进入供应链体系往往需要经过下游客户相对较长时间的评价与认证，难度较大。巨化新材料研究院建成了国内领先的锂离子软包电池试验线，已于2023年底正式投用。该试验线覆盖了全流程的软包电池制作设备，可开展包括锂电粘结剂、隔膜、电解液等原辅料的测评及应用研究工作，后续也可拓展至钠电、半固态/固态电池等体系。 左右滑动查看更多图 5 新材院新能源软包电池实验室巨化新材料研究院锂电课题组现已组建7人团队，并聘请下游专家作为技术顾问，同时也与多所国内知名大学建立了长期合作关系，实现项目共建、资源共享及优势互补。目前，团队正致力于建立锂电PVDF粘结剂在不同电池体系中的标准化测评流程。通过系统的测评流程，深入剖析各原辅料的性能特点，为新产品开发提供科学、合理的改进建议，提升市场竞争力。注：本文部分文图来源网络，如有法律问题，请与我们联系