聚偏二氟乙烯 (PVDF) 是一種半結晶含氟聚合物。由于其良好的機械強度、化學穩定性、電化學穩定性、熱穩定性和對電解質良好的親和力,一直受到人們的關注。
鋰離子電池的組成結構包括正極、負極、電解液、隔膜、外殼五大部分。
在鋰電池行業,PVDF主要用作粘合劑、隔膜和隔膜涂層。近年來,隨著鋰電池技術和市場的快速發展,PVDF在鋰電池行業呈現出快速增長的態勢,年需求增長率超過20%。
商用鋰電池電極一般由集流體、活性材料、導電劑和粘合劑組成。
PVDF用于制備鋰離子電池的粘合劑具有以下特點:
活性物質與集電體之間必須有很強的結合強度;
在漿料介質中分散性能好,能將活性物質均勻地涂覆在集流體上;
在電解液中溶脹率低
在寬電壓范圍(0~5V)內具有高電化學穩定性;
添加量很小。
聚偏二氟乙烯是一種半結晶聚合物,具有較高的結晶度和較高的晶體熔化溫度。因此,在電池的正常工作溫度下,PVDF的結晶性使得帶有電解液的分子難以循環,從而增加了充放電負荷。 .此外,PVDF均聚物還存在很多問題。例如,在制備電池時,如果干燥速度不合適,PVDF的收縮率和集電體的收縮率就會相差很大,含有活性物質的涂膜就會從集電體上脫落。在使用過程中,隨著時間的推移,電極合劑層可能會因電極的內部應力而部分或完全從集電體上剝離,導致負載特性劣化、容量劣化。
為了解決上述問題,研究人員發明了PVDF共聚物,即在聚合過程中引入少量極性單體和VDF。共聚。帶有極性基團的PVDF共聚物可以大大提高粘結劑的粘結性能,防止電極脫落,顯著降低粘結劑含量,賦予電池更高的能量密度,更小的內阻,更高的能量密度,更好的功率性能和更長的循環時間。
鋰電池隔膜作為電池正負極之間的隔板,防止正負極活性物質相互接觸而造成短路;并且在電化學反應過程中,隔膜會保持必要的電解質,形成離子運動的通道。
用于制備鋰離子電池隔膜和隔膜涂層的PVDF具有以下特點:
孔隙率高,透膜性強:
穩定的電化學性能
增加隔膜對電解液的潤濕性和保液性,增加電池的安全性;
具有良好的機械強度:
在高溫條件下能保持化學穩定性。
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