青島能源所在黏結(jié)劑領(lǐng)域取得進(jìn)展圖示

目前得到廣泛應(yīng)用的鋰離子電池黏結(jié)劑主要有三大類：聚偏氟乙烯（PVDF）、丁苯橡膠（SBR）乳液和羧甲基纖維素（CMC），此外以聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯腈（PAN）和聚丙烯酸酯作為主要成分的水性黏結(jié)劑也占有一定市場(chǎng)。

PVDF是較先得到廣泛應(yīng)用的鋰離子電池電極黏結(jié)劑，耐電化學(xué)腐蝕能力強(qiáng)，可應(yīng)用于正極材料。但PVDF需要用N-甲基吡咯烷酮（NMP）作為溶劑，回收溶劑的成本高，會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定污染，因此在電位相對(duì)較低的石墨負(fù)極中通常使用水性的SBR和CMC黏結(jié)劑。國內(nèi)使用的PVDF黏結(jié)劑主要由歐日廠商提供，而水性黏結(jié)劑SBR和CMC則基本由日本廠商把持，具體廠商及其代表產(chǎn)品的牌號(hào)見下表

主要的電極黏結(jié)劑中外廠商及其代表性產(chǎn)品

隨著對(duì)于環(huán)境保護(hù)和電池能量密度的要求不斷提高，許多新型的黏結(jié)劑開始涌現(xiàn)。一方面，為了響應(yīng)愈加嚴(yán)格的環(huán)保政策，黏結(jié)劑廠商正加緊研發(fā)可用于正極材料的水性黏結(jié)劑。而另一方面，為了進(jìn)一步提高鋰離子電池的能量密度，電池廠商也逐漸開始應(yīng)用高鎳正極材料和硅碳負(fù)極材料。

雖然硅材料具有超高的理論比容量、較低的放電電勢(shì)等優(yōu)勢(shì)，是極具潛力的負(fù)極材料。但是硅材料在嵌鋰/脫鋰的過程中的體積變化高達(dá)300%，即使與碳材料進(jìn)行復(fù)合之后，其體積變化依然顯著。巨大的體積變化導(dǎo)致活性物質(zhì)顆粒出現(xiàn)破碎、滑移等現(xiàn)象，并最終導(dǎo)致電極粉化、容量降低、循環(huán)壽命縮短。

為應(yīng)對(duì)硅碳負(fù)極材料在充放電過程中的體積變化，人們研發(fā)了多種新型的鋰離子電池電極黏結(jié)劑，包括PVDF改性黏結(jié)劑、CMC交聯(lián)改性黏結(jié)劑、聚丙烯酸改性黏結(jié)劑、海藻酸鈉黏結(jié)劑、導(dǎo)電黏結(jié)劑等。

電極黏結(jié)劑涉及到的性能參數(shù)較多，包括黏結(jié)劑的基本物化特性、力學(xué)性能，還包括黏接性能、流變特性、電化學(xué)性能等。除此之外，電極漿料和電極的部分特性主要由黏結(jié)劑的特性決定。

黏結(jié)劑的特性和測(cè)試方法

鋰離子電池黏結(jié)劑的要求和特性

鋰離子電池電極黏結(jié)劑雖然在電池中的比重較小，本身也不具有容量，但對(duì)電極漿料的勻漿過程、電極的較大涂布厚度、電極的柔韌性、電池的能量密度和循環(huán)壽命等方面有著重要的影響。理想的鋰離子電池電極黏結(jié)劑應(yīng)該具有以下性能：

①良好的溶解性，溶解速度快，溶解度高；

②溶劑安全、環(huán)保、無毒，以水為溶劑較佳；

③分子量大，黏結(jié)劑用量��；

④黏度適中，便于勻漿和維持漿料穩(wěn)定； 

⑤粘接力強(qiáng)，制備的電極剝離強(qiáng)度大；

⑥電化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在工作電壓內(nèi)不發(fā)生氧化還原反應(yīng)；

⑦耐電解液腐蝕；

⑧具有一定柔韌性，能耐受電極的彎曲和活性物質(zhì)顆粒的體積變化；

⑨導(dǎo)電性和導(dǎo)鋰離子能力好；

⑩來源廣泛、成本低廉。

但實(shí)際上理想黏結(jié)劑并不存在，各種特性不可兼得，實(shí)際中的黏結(jié)劑只能滿足部分性能。因此實(shí)際應(yīng)用中往往會(huì)在正負(fù)極中使用不同的黏結(jié)劑或者將多種黏結(jié)劑并用，以發(fā)揮各種黏結(jié)劑的特長(zhǎng)。

簡(jiǎn)易黏接模型 

目前對(duì)于黏結(jié)劑在鋰離子電池電極當(dāng)中的作用機(jī)理有多種不同的理論和假說，比如點(diǎn)黏接模型和面黏接模型。在這些理論當(dāng)中，HERNANDEZ等提出的模型可以用于粗略地對(duì)黏結(jié)劑在鋰離子電池中的作用進(jìn)行描述，為黏結(jié)劑的表征方法提供參考。

HERNANDEZ認(rèn)為在電極中處于活性物質(zhì)顆粒之間的黏結(jié)劑和活性物質(zhì)顆粒和集流體界面上的黏結(jié)劑起著主要作用，承受和傳遞電極所受到的應(yīng)力。電極的力學(xué)性能取決于黏結(jié)劑對(duì)活性物質(zhì)的黏附力、黏結(jié)劑對(duì)集流體的黏附力和黏結(jié)劑的本體強(qiáng)度這三者中的最小值，當(dāng)承受的應(yīng)力超過這三者中的最小值時(shí)，電極便會(huì)發(fā)生破壞。其中，黏結(jié)劑的黏附力可以使用下式進(jìn)行估算。

表示黏接界面的總體黏接強(qiáng)度；δint表示黏接界面兩側(cè)的黏接點(diǎn)的密度；而fh為單個(gè)黏接點(diǎn)的黏接力。以該模型為基礎(chǔ)，可以認(rèn)為在鋰離子電池電極當(dāng)中主要存在著以下三種相互作用：黏結(jié)劑和活性物質(zhì)顆粒之間的相互作用、黏結(jié)劑和集流體之間的相互作用、黏結(jié)劑分子和黏結(jié)劑分子之間的相互作用。

測(cè)量這三者的數(shù)值并結(jié)合黏接界面的總面積，就可以對(duì)電極的力學(xué)強(qiáng)度進(jìn)行估算。因此可以將黏結(jié)劑材料的黏接性能分為以下三部分：黏結(jié)劑本體的力學(xué)性能、黏結(jié)劑對(duì)集流體的黏接強(qiáng)度、黏結(jié)劑對(duì)活性物質(zhì)的黏接強(qiáng)度。 

拉伸性能 

電極黏結(jié)劑的本體強(qiáng)度主要考慮的是其拉伸性能，可以使用拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、彈性模量、彈性極限等參數(shù)來描述。

根據(jù)拉伸曲線的差異，可以將黏結(jié)劑材料分為脆性黏結(jié)劑和韌性黏結(jié)劑。脆性黏結(jié)劑的拉伸強(qiáng)度相對(duì)較高，但斷裂伸長(zhǎng)很小，CMC屬于此類。韌性黏結(jié)劑的拉伸強(qiáng)度相對(duì)較低，但斷裂伸長(zhǎng)較大，SBR和PVDF屬于此類。黏結(jié)劑的拉伸性能制約了整個(gè)電極承受外力的能力，倘若聚合物的拉伸強(qiáng)度過低，電極承受外力時(shí)，粘接失效會(huì)先從黏結(jié)劑材料的本體破壞開始發(fā)生，不利于電極整體力學(xué)性能的提升。

聚合物材料的彈性極限是聚合物在拉伸后還能恢復(fù)原有形狀的較大伸長(zhǎng)率。彈性極限和斷裂伸長(zhǎng)率對(duì)電極的可逆比容量和容量保持率有一定影響，尤其是體積膨脹較為明顯的硅負(fù)極和硅碳負(fù)極等。黏結(jié)劑的彈性極限和斷裂伸長(zhǎng)率越大，黏結(jié)劑能夠承受的形變也越大，對(duì)維持電池性能的穩(wěn)定也就越有利。

聚合物材料的拉伸性能主要取決于聚合物的種類及其分子量，對(duì)于同種聚合物，其分子量越高， 拉伸強(qiáng)度也越高。此外，聚合物鏈的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、規(guī)整度、聚合物的結(jié)晶度、分子量的分布也會(huì)影響到 其拉伸性能。雖然提高聚合物的分子量能夠改善其力學(xué)性能，還能提高黏結(jié)劑的穩(wěn)定性和耐受電解液腐蝕的能力，但卻會(huì)導(dǎo)致溶解能力下降。因此需要綜合考慮鋰離子電池黏結(jié)劑的各方面性能，對(duì)聚合物的分子量、分子鏈拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、規(guī)整度、結(jié)晶度等各方面進(jìn)行調(diào)整。

國標(biāo)GB/T 1040—2016詳細(xì)的規(guī)定了聚合物拉伸性能的測(cè)試方法。測(cè)試時(shí)建議選擇使用模塑和擠塑方式制樣，或者通過溶液法制成薄片或薄膜來進(jìn)行拉伸試驗(yàn)�？紤]到被電解液溶脹后的黏結(jié)劑材料，其拉伸性能會(huì)有所改變，建議同時(shí)測(cè)試被電解液溶脹前后的拉伸性能。 

黏接強(qiáng)度 

黏接強(qiáng)度是黏結(jié)劑最為核心的性能，可以使用對(duì)接接頭拉伸強(qiáng)度和拉伸剪切強(qiáng)度來表示。對(duì)接接頭拉伸強(qiáng)度是指膠黏劑粘接的對(duì)接接頭試樣被拉伸時(shí)所能承受的較大拉伸應(yīng)力。而拉伸剪切強(qiáng)度則是指膠黏劑黏接的單搭接接頭在平行于黏接面的方向上受到拉伸作用時(shí)，黏接面所能承受的較大剪切應(yīng)力。

當(dāng)活性物質(zhì)顆粒由于嵌鋰而膨脹，或是電極受到外界的彎曲作用，而導(dǎo)致顆粒間發(fā)生滑移和遠(yuǎn)離的現(xiàn)象時(shí)，黏接面所受的應(yīng)力可以被分解為拉伸應(yīng)力和剪切應(yīng)力，分別對(duì)應(yīng)于對(duì)接拉接頭伸強(qiáng)度和拉伸剪切強(qiáng)度。黏結(jié)劑的對(duì)接拉接頭伸強(qiáng)度和拉伸剪切強(qiáng)度越大，承受顆粒間分離和滑移的能力也就越強(qiáng)。

對(duì)接接頭拉伸強(qiáng)度和拉伸剪切強(qiáng)度分別可以參考GB/T6329—1996和GB/T7124—2008進(jìn)行測(cè)試。按照這兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試時(shí)需要準(zhǔn)備一定形狀和尺寸的塊狀材料，并要求塊狀材料的拉伸強(qiáng)度大于黏結(jié)劑的粘接強(qiáng)度，而鋰離子電池使用的活性物質(zhì)通常是粉體材料，因此這兩項(xiàng)測(cè)試更適用于黏結(jié)劑對(duì)集流體或純硅等可獲得塊狀試樣的材料的黏接強(qiáng)度的表征。 

剝離強(qiáng)度 

剝離強(qiáng)度是當(dāng)外部應(yīng)力集中作用在黏接處邊緣，黏接面被逐步剝離時(shí)，單位長(zhǎng)度的黏接邊緣所能夠承受的作用力大小，以kN/m表示，實(shí)際應(yīng)用中也使用N/cm表示，1 kN/m = 10 N/cm。不同于黏接強(qiáng)度測(cè)試需要使用塊狀的被黏物制備試樣進(jìn)行測(cè)試，剝離強(qiáng)度測(cè)試可以直接使用電極作為試樣，其制樣方式更為簡(jiǎn)單，也更能反映電極的真實(shí)粘接狀況。

剝離強(qiáng)度測(cè)試可以參照GB/T7122—1996使用浮輥法進(jìn)行測(cè)試，或參照GB/T2790—1995提供的方法進(jìn)行180°剝離測(cè)試。兩種測(cè)試方法都需要將電極固定在一塊剛性的基材上使用膠黏帶對(duì)電極進(jìn)行剝離。GB/T7122—1996提供的測(cè)試方法需要使用專用的夾具進(jìn)行測(cè)試，而GB/T2790—1995 的方法對(duì)此沒有特殊要求，更推薦后者。測(cè)試所使用的膠黏帶應(yīng)當(dāng)是理想的撓性材料，測(cè)試過程中不能發(fā)生不可逆形變。同時(shí)膠黏帶的膠黏力必須足夠強(qiáng)，且膠黏帶的寬度應(yīng)等于或小于電極的寬度，使得剝離過程發(fā)生在活性物質(zhì)涂層的內(nèi)部或涂層和集流體之間，否則測(cè)試數(shù)據(jù)無效。

需要注意的是，在GB/T2790—1995所提供的測(cè)試方法當(dāng)中，試驗(yàn)機(jī)夾頭間互相分離的速率和距離都是剝離邊緣移動(dòng)速率和距離的2倍。對(duì)于剝離試驗(yàn)的結(jié)果，若剝離過程發(fā)生在電極涂層內(nèi)部，則表明黏結(jié)劑對(duì)集流體的粘接作用比黏結(jié)劑對(duì)活性物質(zhì)的粘接作用強(qiáng)，測(cè)得的數(shù)據(jù)是黏結(jié)劑對(duì)活性物質(zhì)的剝離強(qiáng)度；若剝離過程發(fā)生在電極涂層和集流體之間，則表明黏結(jié)劑對(duì)活性物質(zhì)的粘接作用比黏結(jié)劑對(duì)集流體的粘接作用強(qiáng)，測(cè)得的數(shù)據(jù)為黏結(jié)劑對(duì)集流體的剝離強(qiáng)度；若剝離過程發(fā)生在膠黏帶和電極之間，則表明所選用的膠黏帶粘接力不足，測(cè)試數(shù)據(jù)無效。剝離強(qiáng)度可取剝離過程發(fā)生后25～125mm范圍內(nèi)剝離強(qiáng)的平均值，并同時(shí)記錄該段過程中剝離強(qiáng)度的較大值和較小值。

黏結(jié)劑的基本物化性質(zhì) 

黏結(jié)劑的基本物化性質(zhì)包括固含量、密度、黏度、pH值等參數(shù)，建議直接應(yīng)用膠黏劑的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試。固含量是液態(tài)黏結(jié)劑的基本產(chǎn)品參數(shù)之一，勻漿前計(jì)算黏結(jié)劑的投料量時(shí)需要使用此參數(shù)。

固含量在國家標(biāo)準(zhǔn)中又被稱為“不揮發(fā)物含量”，是指液體膠黏劑在一定條件下干燥前后質(zhì)量的比值。GB/T2793—1995規(guī)定膠黏劑不揮發(fā)物含量的測(cè)定需使用鼓風(fēng)恒溫烘箱對(duì)膠黏劑進(jìn)行干燥，測(cè)試結(jié)果保留3位有效數(shù)字。密度是液體黏結(jié)劑的另一基礎(chǔ)物性參數(shù)，結(jié)合固含量參數(shù)后，可以通過體積或流量來計(jì)算黏結(jié)劑的投料量。GB/T13354—1992建議液體膠黏劑密度的測(cè)量使用37mL的重量杯進(jìn)行，該測(cè)試方法簡(jiǎn)單易行，特別適用于黏度較高的液體膠黏劑。

黏度是黏結(jié)劑重要工藝性能參數(shù)之一。如果黏結(jié)劑的黏度太小，則制備的漿料黏度也較小，導(dǎo)致漿料的流動(dòng)性過強(qiáng)且容易發(fā)生沉降現(xiàn)象，存儲(chǔ)穩(wěn)定性差，需要額外添加的增稠劑；但如果黏結(jié)劑的黏度過大，又不利于活性物質(zhì)和導(dǎo)電劑的分散。除了工藝性能之外，黏結(jié)劑的黏度還能夠反映其分子量的大小。在其他條件相同時(shí)，黏度越高意味著分子量也越大，黏接性能越好。

國標(biāo) GB/T2794—2013規(guī)定膠黏劑黏度的使用單圓筒旋轉(zhuǎn)黏度計(jì)進(jìn)行測(cè)量，測(cè)試前需要對(duì)黏結(jié)劑溶液進(jìn)行除泡。黏度測(cè)試結(jié)果保留三位有效數(shù)字，以Pa·s表示，但實(shí)際應(yīng)用中也常常使用mPa·s和cP作為單位，1mPa·s=1cP。溫度、濃度、剪切速率、溶劑等因素對(duì)黏度的測(cè)量結(jié)果影響很大，應(yīng)與測(cè)得的黏度一同標(biāo)注。

黏結(jié)劑的pH值是針對(duì)水性黏結(jié)劑而言的。黏結(jié)劑的pH 值決定了電極漿料的pH值，而不同的活性物質(zhì)對(duì)pH值的適應(yīng)能力不同，因此黏結(jié)劑的pH直接影響到了黏結(jié)劑能否適用于該種活性物質(zhì)。國標(biāo)GB/T14518—1993規(guī)定了水性黏結(jié)劑的pH值使用玻璃電極酸度計(jì)進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試時(shí)的溫度為25℃，測(cè)試前需要使用與待測(cè)樣品pH值相近的兩種標(biāo)準(zhǔn)溶液對(duì)酸度計(jì)進(jìn)行校準(zhǔn)，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確到一位小數(shù)。測(cè)試中，溶解和稀釋黏結(jié)劑所使用的水應(yīng)使用三級(jí)水，否則可能會(huì)影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。

漿料的流變特性 

漿料的流變特性對(duì)于涂布工藝的影響十分關(guān)鍵，使用流變特性不符合要求的漿料進(jìn)行涂布，可能會(huì)出現(xiàn)濕膜流動(dòng)、電極厚度不均、電極表面有流痕、表面粗糙等質(zhì)量問題。因此需要特別關(guān)注電極的流變特性，尤其是漿料的黏度、抗流動(dòng)性和自流平性能等性能。黏度可以按照黏結(jié)劑黏度的測(cè)試方法，選擇適當(dāng)量程的設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。漿料的抗流動(dòng)性是漿料在涂布后保持原有位置而不流動(dòng)的能力。

可以參照GB/T31113—2014提供的方法進(jìn)行測(cè)試。測(cè)試方法可以選用涂膠器法或者刮板法，即在一塊平整的試驗(yàn)板上使用制作多條濕漿料帶或者涂布大面積的漿料，在試驗(yàn)環(huán)境下垂直放置一定時(shí)間后，測(cè)試漿料下垂的程度，以下垂的距離表示漿料的抗流動(dòng)性，下垂的距離越小，抗流動(dòng)性越好。自流平性能是在僅有重力、無額外壓力的條件下，涂布好的濕膜在規(guī)定的溫度下停放一段時(shí)間后，濕膜表面變得平整的性能，可以按照 GB/T33403—2016提供的方法進(jìn)行測(cè)試。 

電極和電極涂層 

除了影響漿料的流變特性，電極黏結(jié)劑還決定了電極的諸多特性，比如電極涂層的附著力、電極的柔韌性、表面硬度、耐溶劑性能等。電極涂層的附著力測(cè)試可以參考GB/T1720—1979進(jìn)行，使用銳利的針尖，在一定的壓力下在涂層表面繪制圓滾線，根據(jù)涂層剝落的程度來對(duì)涂層的附著力進(jìn)行分級(jí)。附著力測(cè)試的結(jié)果與剝離強(qiáng)度所代表的含義相近，但卻更為直觀。

國標(biāo) GB/T 6739—2006所提供測(cè)試漆膜硬度的方法可以用于測(cè)試電極涂層的表面硬度。測(cè)試時(shí)使用規(guī)定尺寸、形狀和硬度的鉛筆劃過涂層表面，以劃過而不擦傷涂層的鉛筆的較大硬度作為涂層的表面硬度。對(duì)于電極而言，柔韌性主要考慮的是電極所能 彎曲時(shí)所能承受的最小曲率半徑，即電極在卷繞的過程中所能使用的最細(xì)軸棒的半徑。國標(biāo)GB/T 1731—1993所規(guī)定的柔韌性測(cè)試方法即按照此方式進(jìn)行，使用不同直徑的軸棒進(jìn)行圈繞，以展開后涂層不產(chǎn)生網(wǎng)紋、裂紋、剝落等破壞現(xiàn)象的最細(xì)的軸棒的直徑來表示涂層的柔韌性。

電極的耐電解液的能力可以參考化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《HG/T3857—2006絕緣漆漆膜耐油性測(cè)定法》 所提供的測(cè)試方法。取干燥后的電極，一半浸入電解液，一半暴露在空氣中，在一定溫度下浸泡24h后取出。如電極浸入電解液和暴露在空氣中的部分都保持平整光滑，無氣泡、起皺或脫落的現(xiàn)象，則表明耐電解液的能力良好。除了上面提到的標(biāo)準(zhǔn)，國標(biāo)GB/T 3452.2—2008還提供了許多測(cè)試涂層厚度的方法，可以用于測(cè)量電極涂層的濕膜厚度和干膜厚度，能夠幫助 解干燥前后電極涂層各區(qū)域的厚度，便于控制產(chǎn)品質(zhì)量和調(diào)整涂布工藝參數(shù)。 

導(dǎo)電性 

通常而言，電極制作的過程當(dāng)中會(huì)添加導(dǎo)電劑以增強(qiáng)電極內(nèi)部的導(dǎo)電性，對(duì)電極黏結(jié)劑沒有導(dǎo)電性的特別要求。但如果電極黏結(jié)劑具有一定的導(dǎo)電性，則可以減少電池內(nèi)阻，有利于電池倍率性能的提高�，F(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)《GB/T35494.1—2017各向同性導(dǎo)電膠黏劑試驗(yàn)方法 第1部分：通用方法》以及《HG/T3331—2012 絕緣漆漆膜體積電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)測(cè)定法》提供了測(cè)試導(dǎo)電膠帶和涂層導(dǎo)電性的方法，可供導(dǎo)電黏結(jié)劑參考。

環(huán)保要求 

除了規(guī)定了黏結(jié)劑常見性能的測(cè)試方法，國家標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了黏結(jié)劑當(dāng)中揮發(fā)性有機(jī)物含量（VOC）和可溶性重金屬含量的限值與檢測(cè)方法。揮發(fā)性有機(jī)物是指黏結(jié)劑產(chǎn)品總重扣除固含量、水分、豁免化合物（丙酮、乙酸甲酯）之后的含量，目前國標(biāo)當(dāng)中并無專門針對(duì)鋰離子電池黏結(jié)劑類別的VOC限量標(biāo)準(zhǔn)。可溶性重金屬的檢測(cè)主要是針對(duì)對(duì)環(huán)境危害較大的鉛、鉻、鎘、鋇、汞、砷、 硒、銻等元素，檢測(cè)方法為石墨爐吸收光譜法和氫化物原子熒光光譜法。 

鋰離子電池電極黏結(jié)劑的發(fā)展?fàn)顩r

電極黏結(jié)劑的特性是多方面的，涵蓋了力學(xué)性能、流變性能、粘接性能、電化學(xué)性能等多個(gè)方面的性能，而各種黏結(jié)劑的性能都有所不同，導(dǎo)致其適用的加工工藝和電極材料也有所差異。黏結(jié)劑的溶解特性和黏度主要影響電極的加工工藝，pH 值和電化學(xué)穩(wěn)定性則限制了黏結(jié)劑的應(yīng)用范圍，而剝離強(qiáng)度則對(duì)電極的加工性能和長(zhǎng)期循環(huán)性能都有影響。這里主要介紹一些商品化黏結(jié)劑的基本特性和這些特性對(duì)其在鋰離子電池中適用范圍的影響。 

商品化黏結(jié)劑的基本特性 

雖然被分類為PVDF黏結(jié)劑、SBR/CMC黏結(jié)劑、PAA黏結(jié)劑等，但不同廠商生產(chǎn)的同種黏結(jié)劑的各項(xiàng)性能在一定范圍內(nèi)都有所差異，主要以兩個(gè)牌號(hào)的黏結(jié)劑來進(jìn)行介紹。正極黏結(jié)劑以索維爾公司的Solef5130黏結(jié)劑為例。

 兩個(gè)商品化黏結(jié)劑的部分特性 

Solef5130的主要成分為PVDF的共聚物，當(dāng)用量為3%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）時(shí)，制作的磷酸鐵鋰電極的剝離力可達(dá)0.62N/cm，剝離強(qiáng)度較大。該產(chǎn)品在NMP當(dāng)中具有良好的溶解性，25℃下濃度為8%時(shí)的黏度為8000mPa·s，黏度適中，其電化學(xué)性能穩(wěn)定，能夠耐受0～5V的電壓。

Solef5130是Solef系列PVDF的第三代產(chǎn)品，分子量為100萬，目前第四代Solef產(chǎn)品的分子量已經(jīng)高達(dá)120萬，具有更好的粘接性能。負(fù)極黏結(jié)劑以成都茵地樂公司的LA132為例。LA132 的主要成分為丙烯腈的多元共聚物，可溶于水，15%濃度時(shí)在40℃下的黏度大于4800mPa·s，pH為7～9可以看到，商品化的黏結(jié)劑通常都滿足以下基本特性：較寬的電化學(xué)窗口以覆蓋活性物質(zhì)材料工作電壓，較高的分子量以獲得更好的粘結(jié)能力和降低黏結(jié)劑的用量，適中的pH范圍以穩(wěn)定電極材料，適中的黏度以便于加工。 

電極黏結(jié)劑在鋰離子電池當(dāng)中的應(yīng)用 

PVDF因?yàn)槠鋵?duì)正極材料具有良好的粘接能力和較好的電化學(xué)穩(wěn)定性，通常被作為正極黏結(jié)劑使用，但實(shí)際上PVDF亦可以作為負(fù)極黏結(jié)劑使用且性能良好。

YEN等將PVDF用于微米級(jí)的中間相碳微球負(fù)極，組裝成18650全電池進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)在低溫條件下（25℃、−10℃和−20℃），使用PVDF黏結(jié)劑制備的電池性能良好，并且比SBR/CMC制備的電池具有更低的阻抗、更好的倍率性能和更好的循環(huán)性能。PARK等也進(jìn)行了類似的實(shí)驗(yàn)，使用球狀天然石墨作為負(fù)極材料，得到了同樣的結(jié)論。

然而溶解PVDF需要使用有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境有一定污染，因此在石墨負(fù)極中通常使用水性黏結(jié)劑來替代PVDF黏結(jié)劑。但當(dāng)PVDF黏結(jié)劑用于硅碳負(fù)極時(shí)，由于PVDF對(duì)硅的粘接作用為分子間作用力，粘接力較小，粘接能力差，電化學(xué)性能較差。

水性黏結(jié)劑方面，CMC/SBR體系已在石墨負(fù)極得到了廣泛的應(yīng)用，在CMC/SBR體系中，SBR對(duì)石墨具有良好的粘接性，而CMC可以穩(wěn)定電極漿料和調(diào)節(jié)漿料黏度。如何進(jìn)一步擴(kuò)大水性黏接劑的應(yīng)用范圍，將其應(yīng)用于正極材料和硅碳負(fù)極材料，是目前的研究熱點(diǎn)。

LI等將CMC/SBR應(yīng)用于鈷酸鋰電極，并與PVDF進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)水性的CMC/SBR黏結(jié)劑在電極當(dāng)中的分布更加均勻。YABUUCHI等曾嘗試將SBR/CMC黏結(jié)劑用于鈷酸鋰正極。他們對(duì)比了SBR/CMC、CMC、PVDF分別用于鈷酸鋰正極的性能，發(fā)現(xiàn)SBR/CMC黏結(jié)劑制作的電極比PVDF的粘接強(qiáng)度更大，盡管SBR會(huì)在4.2V時(shí)發(fā)生電化學(xué)氧化，但SBR/CMC 體系的循環(huán)性能優(yōu)于CMC和PVDF。

PORCHER等對(duì)比了PAA和CMC在硅負(fù)極的性能，發(fā)現(xiàn)使用PAA黏結(jié)劑的電池比CMC具有更好的電化學(xué)性能。HU等進(jìn)一步研究了不同分子量（數(shù)均分子量0.16萬～16.7萬）的PAA硅碳負(fù)極的影響，發(fā)現(xiàn)分子量更高的PAA的性能更好，為了取得較好的電池性能，PAA的數(shù)均分子量應(yīng)大于2.4萬。

此外，通過將PAA和CMC并用，KOO等發(fā)現(xiàn)PAA和CMC之間會(huì)發(fā)生酯化反應(yīng)而形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，從而可以更好地承受硅負(fù)極的體積變化，改善硅負(fù)極的長(zhǎng)期循環(huán)性能，類似的現(xiàn)象在石墨負(fù)極當(dāng)中也會(huì)發(fā)生