PVDF為線狀結(jié)晶型聚偏氟乙烯聚合物,它是世界上僅次于聚四氟乙烯(PTFE)的含氟高分子新材料。PVDF除具有PTFE的優(yōu)良性能外,其剛性、硬度、抗蠕變性能尤其突出。它的加工和成型等特性大大優(yōu)于PTFE,是最強(qiáng)韌的氟塑料。
隨著二次鋰電池等新能源的飛速發(fā)展,聚偏氟乙烯(PVDF)樹(shù)脂在鋰電池中的用量也急劇增加。在可持續(xù)性交通發(fā)展的推動(dòng)下,電動(dòng)汽車(chē)鋰電池應(yīng)用中對(duì) 聚偏氟乙烯(PVDF) 需求的增速達(dá)到了兩位數(shù),亞洲是其最大的市場(chǎng),或?qū)?dòng)聚偏氟乙烯(PVDF)的增量。
PVDF粘結(jié)劑生產(chǎn)工藝及區(qū)別
生產(chǎn)工藝分為乳液聚合和懸浮聚合,在電池中兩種方法的代表產(chǎn)品為HSV900(乳液法)和蘇威5130(懸浮法)
對(duì)比兩種方法有以下區(qū)別:
分子量分布:懸浮聚合較窄
分子缺陷:懸浮聚合較少
熔點(diǎn):懸浮聚合較高(相對(duì)來(lái)講可對(duì)電池安全性能提升)
結(jié)晶度:懸浮聚合較高(結(jié)晶度高熔點(diǎn)相對(duì)高,另外結(jié)晶度對(duì)于極片的柔韌性也有很大的影響)
粒徑&溶解性
乳液一般0.2~0.5微米,懸浮為50微米以上,在NMP等有機(jī)溶劑中粒徑越小越易溶解,相同分子量的情況下懸浮聚合的粘度更大
溶脹性
主要是電解液向PVDF內(nèi)部滲透致其膨脹的過(guò)程,懸浮聚合溶脹更小一些,PVDF的溶脹隨著烘烤溫度的升高而降低。PVDF的溶脹會(huì)導(dǎo)致極片厚度增加膨脹,不利于電池的充放電循環(huán)。
提高粘結(jié)力的方法
提高PVDF分子量
作用是增強(qiáng)分子間的作用力
對(duì)PVDF分子進(jìn)行改性
加入羰基類極性官能團(tuán)(或者其他類的具體就不清楚了),相同分子量范圍內(nèi)改性的粘結(jié)作用更大一些
NMP溶劑對(duì)PVDF的影響
NMP生產(chǎn)過(guò)程中有甲胺的加入
為了使NMP的合成反應(yīng)更加徹底,提高NMP純度,所以就殘留了胺,呈現(xiàn)堿性。
由于堿性的存在導(dǎo)致PVDF分子發(fā)生消除反應(yīng)
生成C=C雙鍵使溶液顯色,隨著游離胺含量的增加,溶液的顏色逐漸變深,在攪拌過(guò)程中雙鍵不穩(wěn)定發(fā)生斷裂進(jìn)而和相鄰的鏈發(fā)生交聯(lián),直到凝膠。
另外應(yīng)用較多的高Ni體系(523,622,811等)中PVDF凝膠也是如上原理。做分子改性的PVDF相對(duì)而在穩(wěn)定性上有些優(yōu)勢(shì)。