PVDF树脂在液态锂离子电池中的应用

1、PVDF树脂在液态锂离子电池中的应用阿托菲纳公司上海代表处 孙家悦关 键词PVDF(聚偏二氟乙烯)，锂离子 电 池，阴极，阳极。引言PVDF(聚偏二氟乙烯)的均聚物及共聚物已被普遍的选用作 为锂离子阴极、阳极 , 聚合物锂离子隔离膜 及提高粘接力的涂层。PVDF被用作正极，负极活性物质以及与集流体的粘接剂。具体有以下要 求：1) 耐化学性能好，耐热性好，电化学性能稳定。2) 易溶解于一般工业溶剂。3) 有效的固定活性物质，并在长期充放电过程中不失效。4) 有效使电极粘接到金属集流体。针对以上要求，我们对 PVDF及应用作了深入的研究。我们发现不同的 PVDF不同的溶剂，不同的负极材料差异很大。

2、PVDF是一个半结晶体的高聚物，最大结晶度可达60%。PVDF的分子量， 结晶度和极性可以通过合成工艺或添加 HFF改变。目前应用于液态锂离 子电池的较好的品牌是 KYNAR761EA分子量在40万，熔点168 C，极 性已作部分修饰。纯PVDF对铝箔的粘接力为了研究PVDF的晶相结构对铝箔的粘接力，我们作了以下实验： PVDF溶于NMP再涂在铝箔上，然后选用不同温度和时间烘干，然后选 用不同的温度和时间退火退火处理效果1最后测涂膜的剥离强度。结果如图一:由此可见PVDF的晶相结构对其粘接力有着重要的影响。在不存在电极 活性物质的情况下，烘烤温度对粘接力很重要而烘烤时间仅仅只是要有 效的把溶剂

3、全部烘干。当存在有电极活性物质的情况下，PVDF含量在5%到10%。分析晶相结 构的影响比较困难，但是我们仍可以测电极膜的剥离强度。而且我们发 现剥离强度越高电极的循环寿命越好。溶剂的影响PVDF与 NMP及 NMP中的杂质会有化学反应，这些化学反应会导致溶 液颜色变化，粘度变化，以及引起电极粘接力和电化学性能的变化。在 NMP中 PVDF会部分降解成不饱和树脂，生成程度与 NMP的纯度，PH值 及温度和时间有关。不饱和树脂的存在可提咼 PVDF的粘接力。PVDF对铜箔的粘接力我们用与PVDF无反应的TEP作溶剂制备电极和用NMP作溶剂制备电 极，并测剥离强度。前者是 32g/25mm;后者为

4、132g/25mm另外我们 对不同NMP也作了对比试验，结果如表一：不同NMP制备的负极情况对比NMP牌号纯度（%）PH值（水溶液）剥离强度（克/25 毫米）A99.85.8192B99.8-262C99.36.7249D99.55.3134我们并对不同的负极材料制备的电极作了对比试验，结果如表二不同负极材料对比负极材料剥离强度（g/25mm）OSAKA GAS PC G120CG80MCMB330硬质碳黑240软质碳黑140天然石墨20NMP以及活性物质对PVDR的粘接力，有很大的影响。不同牌号的 PVDF 在不同条件下受影响的程度不同。浆料的制备工艺浆料的配方和制备工艺对电极的影响是最大的。 如果PVDF/NM溶液 粘度不够，活性物质就会难以分散甚至沉降。不同的负极活性物由于表 面特性，粒径，孔隙不同对粘度的影响差异悬殊 我们对不同分散效果的负极进行测试，结果如表三。负极膜的物理特性负极膜A负极膜B浆料分散情况不良分散良好分散厚度120110剥离强度25100断裂拉伸强度0.320.29断裂拉伸比1.538.2PVDF/NM溶液与活性物质分散效果，上下差异可以很大并直接会影 响电极膜的粘接性能及电池基本电性能和循环寿命。普通烘箱内烘干I剥离强度350干燥温度C烘干温度对粘接性能也有很大影响。见图二，图三抽真空烘箱内烘干 剥离强度500生产商必须根据设备条件和集流片