改性PVDF或替代PVDF粘结剂在锂电池中的应用研究进展

在锂电池中,粘结剂主要用来稳定电极结构,虽然含量较少,但是对电池性能影响较大。聚偏氟乙烯(PVDF)是目前主要使用的粘结剂,但其在不同活性物质中的应用存在不同的缺陷。因此对于不同活性物质应选用不同的粘结剂。在正极中,磷酸铁锂和三元材料(NCM)由于本身晶型限制,表现出较差的导电性和离子电导率,具有更高离子扩散系数的粘结剂对电池性能的提高作用更明显。硫正极在充放电过程中,“飞梭效应”是导致电池性能变差的主要因素之一,而具有含氧官能团的粘结剂捕获多硫化锂能力极强,对电池性能的提高作用明显。对于锂电池负极活性材料,传统PVDF粘结剂易与碳基材料反应导致锂盐沉积在负极,影响电池性能。因此在电池循环中,能产生更均一且稳定的SEI膜的粘结剂可阻止活性物质脱落和促进锂离子传导,提高电池性能。硅基负极材料在脱嵌锂过程中,材料体积变化较大,易使活性物质从集流体上脱落,而粘弹性适中且具有立体网状结构的粘结剂可以使硅负极发生可逆膨胀,减少活性物质损失,提升电池性能。此外,尖晶石结构的LTO负极材料导电性较差,人们对导电聚合物粘结剂关注较多,未来其也将会是主要研究方向之一。本文将近几年关于粘结剂的文献基于活性材料进行分类综述,探究粘结剂对锂电池的影响,并对未来正负极粘结剂的发展趋势进行展望。

PAA类黏结剂在锂电池中电化学性能研究进展

黏结剂是维持极片完整性必不可少的部分,对电池比容量、循环稳定等性能的提高非常重要。聚丙烯酸(PAA)因含有较多极性官能团,可溶于水,而被用作锂电池正负极黏结剂。PAA黏附性好,但极性基团使得分子链间形成的氢键导致PAA链刚性较大,不利于维持充放电过程中极片的完整性,因此,控制PAA官能团数量、改变官能团种类及PAA分子链结构,对锂电池电性能的提高势在必行。本文综述了近几年锂电池用PAA黏结剂的研究进展,重点介绍了PAA黏结剂的结构特性、改性及应用方式及其对不同种锂电池首次库伦效率、循环稳定性和阻抗性能的影响,并对PAA黏结剂的未来改性研究热点做了展望,探索PAA引入不同结构的弹性或导电聚合物后,对于黏结剂本身性能的影响,改善界面性能,以适用于不同活性材料正负极,提高锂离子传输速率,更好地提高锂电池的使用性能。