粘结剂应用常见问题及解决思路.docx

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1、粘结剂应用常见问题及解决思路浆料沉降怎么办？原因：1）选用的CMC种类不适用，CMC的取代度和分子量会一定程度的影响浆 料稳定性，例如取代度低的CMC亲水性差，对石墨的润湿性好，但浆料的悬浮 能力差；2） CMC用量少，不能有效的悬浮住浆料；3）捏合过程参与捏合的CMC用量太多，导致游离在颗粒之间、起悬浮作用 的CMC用量不足，往往会导致浆料稳定性不好；4）高的机械作用力、浆料的酸碱性波动都可能会导致SBR的破乳，从而使 得浆料沉降；解决思路：1）换用或者搭配取代度高、分子量大的CMC,例如量产配方中WSC与 CMC2200的搭配使用，WSC本身分子量低、取代度低，对石墨的润湿好、悬浮 能力弱

2、，搭配CMC2200之后，浆料的稳定性得到了大幅的提升；2）增加CMC的用量是提升浆料稳定性的最有效的手段之一，但要找到工序 能力和电池的低温性能的平衡点；3）减少捏合的CMC用量，提高游离CMC的含量，可以一定程度的提升浆 料稳定性；4） SBR加入浆料体系之后，要把自转的搅拌速度降低;过滤时堵孔，无法过滤怎么办?原因：1）活性物质润湿差，没有分散；2） SBR破乳导致的不能过滤；解决思路：1）采用捏合工艺；2） SBR加入浆料体系之后，要把自转的搅拌速度降低，防止破乳的发生；浆料出现凝胶怎么办？原因：凝胶产生主要分为两种，一种是物理凝胶，另一种是化学凝胶。1）物理凝胶：阴极活性材料、SP、

3、溶剂NMP已吸水，或环境中的水含量 超标，容易形成物理凝胶。这是因为在颗粒的周围包裹有PVDF的高分子链， 当浆料中分含量超标时，高分子链运动受阻，高分子链之间相互缠结，降低了浆 料的流动性，出现凝胶现象。2）化学凝胶：在制备高银或高碱性活性材料的过程或静止过程中，容易产生化 学凝胶现象。这是因为PVDF在碱基的高PH环境，高分子主链容易脱HF生 成双键，同时浆料中存在的水分或者溶剂中的胺进攻双键，形成交联，从而严重 影响降低了生产能力，恶化电池性能。一般随着活性材料碱性的增大，浆料凝胶 现象越严重。解决思路：1）物理凝胶：可通过严格控制原料和环境中的水分，浆料存储时采用适当 速度搅拌加以控制

4、。2）化学凝胶：可通过一下方法加以控制：1.活性物质及 导电碳分散前需烘烤，除去所吸附的水分；提高NMP纯度；2.在匀浆过程中 严格控制环境水分；3.来料降低NCM颗粒表面游离Li,以便降低NCM材 料的碱性;4.开发Anti-gel PVDF,接枝其他基团取代单元基团CH2-CF2-中H/F, 抑制聚合物中连续的脱HF反应，减少交联位点的比例。目前采用的接枝基团或 改性基团多为乙烯基酸、六氟丙烯、四氟乙烯等单体。5.开发非PVDF类阴 极粘合剂，因为上述解决方法并不能被完全抑制PVDF脱HF反应，如果开发高 碱性阴极材料（高银材料，NCA）或者添加功能性添加剂（Li2CO3,呈碱性），还是会

5、 有浆料凝胶的风险，因此目前正在开发非PVDF类阴极粘合剂，以彻底解决这 一问题。涂布极片外观差怎么办？原因：1）粘合剂本身玻璃化温度较高,导致成膜温度高于涂布温度,成膜过程困难, 导致表现出极片开裂的现象；2）另一种情况存在于水溶性粘合剂中，固化成膜时，粘合剂失水收缩严重, 导致整个极片开裂，如水性PAA体系；实例：聚丙烯酸类高分子是硬质的，可绕性差，在电极制作过程中，会出现大面 积的极片蜷曲、开裂，以至于在涂布、卷绕中，生产优率非常低；PAA电极在加 工过程中发生卷曲、开裂解决思路：1）如果是因为粘合剂本身成膜温度过高造成的涂布外观差，可以换用其他成 膜温度低的粘合剂；2）对于水性的PAA

6、体系，我们采用的是加入EC增塑的办 法，对改善极片开裂有明显的帮助：卷针法测试电极片柔韧性极片粘结力太差脱碳怎么办？原因：当聚合物交联度较低时，粘结剂的耐电解液性能会较差解决思路：通过增加聚合物链段间交联点，从而提高粘结剂耐电解液浸泡能 力实例：JZ-I粘结剂在涂布冷压过程中没有发现脱膜掉粉等现象，但是在满充后阳 极单面区脱膜较严重。通过增加聚合物交联度，开发了 JZ-IB粘结剂，从而减少聚合物在电解液中的 溶胀，在电池样品中验证后发现，极片头部脱膜的现象得到了极大改善。电池高温胀气怎么办？原因：当聚合物分子中有较多极性官能团时，聚合物较容易吸收水分，水分 在高温存储中会与锂离子发生反应，生成

7、氢气。解决思路：通过控制电芯中水分，或高温高SOC化成工艺。实例：SD-3在85存储时电芯容易产气，导致电池膨胀较大。通过将电芯水分 控制在IooPPm以下，和高SOC化成，高温存储问题得到了明显的改善。电池高温循环衰减过快怎么办？原因：1）粘结剂在高温下溶胀过大，导致颗粒间连续的导电网络被破坏；2）粘结剂在高温下稳定性较差，易溶出或与Li发生化学反应；3）经电解液高温浸泡后，粘结剂的强度降低，无法有效抑制活性材料在循 环过程中的粉化破裂；解决思路：D选用或搭配使用Tg较高的粘结剂，适当降低其与电解液的亲和性，减 少其在高温下的溶胀破坏。2）对于循环膨胀较大的硅阳极负极材料，可选用高 模量binder,如PA/PI/PAI类,有效抑制或减少硅颗粒在循环过程中的破裂、粉 化。电池容易变形怎么办？原因：当聚合物较硬时，会造成极片内部内应力较大，在充放电过程中由于 内应力的释放，从而导致极片扭曲变形，最终导致电池变形。解决思路：添加增塑剂，减少极片内应力。实例：BI-4粘结剂在CE中应用时，表现出优异的动力学性能，但是电池变形 较严重。为改善电池变形的现象，在浆料搅拌时加入2wt%的EC添加剂，EC是 小分子增塑剂，在极片干燥过程中可以完全挥发，因此对电芯电性能没有明显影 响，极大改善了电芯变形的问题。