SBR黏合剂用于锂离子电池LiFePO_4正极的研究_刘文斌

SBR黏合剂用于锂离子电池LiFePO_4正极的研究_刘文斌0前言黏合剂在锂（Li）离子电池中虽用量较少，但作用较大。离子电池用黏合剂的主要作用是粘接活性物质、导电剂和集流体，能稳定电池极片的结构，并对充放电过程中活性物质发生的体积膨胀、收缩起到一定的缓冲作用，故选择合适的黏合剂尤为重要[1]。目前，工业上多采用聚偏氟乙烯（PVDF）黏合剂，但制备PVDF时所采用的分散剂[N-甲基吡咯烷酮（NMP）]具有一定的毒性；另外，PVDF是结晶性聚合物（结晶度为50%左右），在电池正常使用温度范围内，PVDF的结晶会导致电解液中的分子较难流通，从而使内阻增大[2]。丁苯胶乳（SBR）的物理力学性能接近于天然橡胶（NR），但前者的耐热性和耐老化性能均优于后者。与PVDF相比，SBR只需以水（代替NMP等有机溶剂）作为分散剂，故SBR黏合剂属于环保型水性黏合剂；另外，SBR具有良好的弹性，能缓冲充放电过程中活性物质带来的体积变化。目前，SBR已用于Li离子电池石墨负极的工业化制造中，并且有关SBR用于碳负极、硅负极、碳硅复合负极以及其他负极等材料的研究相对较多[3-5]，但其在LiFePO4（磷酸铁锂）正极方面的研究却相对较少。本研究重点分析了SBR黏合剂和PVDF黏合剂的理化性能，并将两者分别与活性物质、导电剂等按一定配比制成电极浆料，然后组装成Li离子半电池。着重探讨了该电池的电化学性能，旨在为进一步提升其综合性能研究提供参考依据。1试验部分1.1试验原料丁苯胶乳（SBR），工业级（牌号BX-50A），深圳市博旭科技有限公司；聚偏氟乙烯（PVDF），工业级（牌号KYNARHSV900），法国阿科玛公司；N-甲基吡咯烷酮（NMP），分析纯，国药集团化学试剂有限公司；磷酸铁锂（LiFePO4），电池级，山西力之源电池材料有限公司；电解液（LB-315型），电池级，张家港国泰华荣化工新材料有限公司；羧甲基纤维素钠（CMC），工业级（牌号CRT10000PA），上海汇平化工有限公司；导电炭黑，电池级，瑞士特密高公司。聚四氟乙烯薄膜（牌号odlx-55），永康市欧奥工贸有限公司；隔膜（牌号Celgard2400），美国Celgard公司；透明胶带（牌号为33178），得力集团有限公司；铜箔纸，电池级，深圳晶亮铜业有限公司；铝箔，电池级，秦皇岛兴恒铝业有限公司。1.2试验仪器S10型高