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正负极浆料粘结剂为何不同?


正极浆料使用油性粘结剂的原因:

  1. 化学稳定性:油性粘结剂如聚偏氟乙烯(PVDF)具有较宽的电化学稳定窗口,在0-5V(Li/Li+)范围内电化学性能稳定,能耐受高电压环境,避免在正极高压条件下被氧化。

  2. 机械性能:油性粘结剂在高密度的正极材料中表现出较好的分散性和致密性,防止浆料沉降和活性物质的不均匀分布,从而提高极片的结构稳定性。

  3. 环境友好性:油性体系能有效避免水分引入导致的电池胀气问题,减少对正极材料的损害,尤其是对高镍材料,防止锂溶出和浆料pH值升高。

  4. 加工性能:油性粘结剂如PVDF与正极材料的良好兼容性,以及在浆料制备过程中的分散性,确保了浆料的均匀性和极片的致密性。

  5. 成本效益:尽管油性粘结剂的回收和处理成本相对较高,但由于其在正极材料中的广泛应用和成熟的生产工艺,整体成本在可接受范围内。

负极浆料使用水性粘结剂的原因:

  1. 成本与环保:水性粘结剂如羧甲基纤维素(CMC)和丁苯橡胶(SBR)乳液成本较低,且环保,避免了有机溶剂的使用及其可能带来的环境污染。

  2. 加工性能:水性粘结剂易于与负极材料如石墨均匀混合,提高浆料的分散性,减少极片在压片、分切过程中的坍塌和掉粉问题。

  3. 粘结与柔韧性:CMC与SBR的组合不仅提供了良好的粘结力,还增强了极片的柔韧性,适应负极材料在充放电过程中的体积变化。

  4. 循环性能:水性粘结剂有助于提高电池的循环性能和倍率性能,虽然在某些方面如首次放电容量可能略低于油性粘结剂,但在长期循环中表现更稳定。

  5. 界面阻抗:水性粘结剂形成的电极界面阻抗较低,有助于降低电池内阻,提高充放电效率。


总之,正极浆料选用油性粘结剂是因其在化学稳定性、机械性能和加工工艺上的优势,而负极浆料采用水性粘结剂则是基于成本效益、环保和加工性能的考虑。


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