PAA粘合劑在鋰電池應(yīng)用具有的性能優(yōu)勢(shì)

動(dòng)力電池市場(chǎng)需求爆發(fā)給一些用量小，成本占比低但又不可或缺的關(guān)鍵輔材提供了良好的發(fā)展機(jī)會(huì)。

粘合劑作為鋰離子電池中的一種必備輔材，成本占比不到1%，用量一般為活性材料的2%-5%，其作用是將正負(fù)極材料和導(dǎo)電劑牢固地粘接在金屬集流體上，增強(qiáng)活性材料與導(dǎo)電劑以及活性材料與集流體之間的接觸，同時(shí)穩(wěn)定極片的結(jié)果，構(gòu)成電池正負(fù)極極片。

作為電極活性材料的連接媒介，粘合劑對(duì)電池內(nèi)阻、首效、倍率、高溫等性能都會(huì)產(chǎn)生影響，因此選擇合適的粘合劑產(chǎn)品對(duì)提升電池的性能至關(guān)重要。總體要求是其歐姆電阻要小、在電解液中性能穩(wěn)定、低膨脹、不松散、不脫粉。

鋰離子電池粘合劑根據(jù)分散介質(zhì)的性質(zhì)，可分以NMP、DMF、DMSO等有機(jī)溶劑為分散劑的油性粘合劑和以水為分散劑的水性粘合劑兩大類。

油性粘合劑主要有PVDF、PAN、PI等，目前正極材料攪拌采用的粘合劑以PVDF為主，需要加入NMP溶劑配合使用，應(yīng)用占比高達(dá)90%。

水系粘合劑主要有SBR(丁苯乳液)、CMC(羥甲基纖維素)、PTFE(聚四氟乙烯乳液)、PAA(聚丙烯酸酯)等。相比于油性粘合劑，水性粘合劑環(huán)保、廉價(jià)且使用更安全，逐漸得到推廣，目前主要應(yīng)用在負(fù)極領(lǐng)域。

其中，SBR/CMC具有良好的粘彈性和分散性，已廣泛用于石墨類負(fù)極的規(guī)?；a(chǎn)中。PAA易于合成,可溶于水和一些有機(jī)溶劑，具有高粘接、低用量、高首效、低反彈等優(yōu)異性能，其市場(chǎng)占有率呈現(xiàn)逐年攀升的趨勢(shì)。

作為國產(chǎn)水性粘合劑的代表，四川茵地樂材料科技集團(tuán)有限公司（下稱茵地樂）是PAA粘合劑用于鋰電領(lǐng)域的開創(chuàng)者和踐行者，針對(duì)鋰動(dòng)力電池和儲(chǔ)能電池產(chǎn)品性能提升的需求，公司的PAA粘合劑產(chǎn)品也在同步進(jìn)行迭代升級(jí)。

茵地樂成立于2000年，是國內(nèi)率先研發(fā)應(yīng)用PAA鋰電粘合劑體系的企業(yè)，其第一代LA133型水性粘合劑已成為行業(yè)經(jīng)典產(chǎn)品，2015年開發(fā)出具有高粘接、低用量、長循環(huán)、高首效優(yōu)勢(shì)的第二代LA136D/DL型水性粘合劑；2022年，茵地樂進(jìn)行產(chǎn)品技術(shù)升級(jí)，開發(fā)出第三代LA612M/ML型水性粘合劑，滿足硅碳負(fù)極、大圓柱和鈉離子電池等應(yīng)用場(chǎng)景的新需求。

在2022高工鋰電材料大會(huì)上，茵地樂研發(fā)經(jīng)理陶偉在“水性粘合劑的升級(jí)之路”的演講中指出，PAA粘合劑具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性，其熱分解溫度≥320℃，在使用過程中保持穩(wěn)定，0~5V具有良好的電化學(xué)穩(wěn)定。

整體來看，PAA粘合劑在鋰電池應(yīng)用具有以下性能優(yōu)勢(shì)：

一是PAA粘合劑具有強(qiáng)粘結(jié)性，可以提升鋰電池的能量密度。與其它水性粘合劑體系相比，在1.5PAA的膠用量下?lián)碛懈鼜?qiáng)的剝離力，從而使能量密度提升。

二是PAA粘合劑可以顯著提升負(fù)極材料首次效率。在LFP電池中，PAA粘合劑可以改善負(fù)極首次效率，提高電池整體效率，進(jìn)而降低電池制造成本。

三是PAA粘合劑能有效抑制極片反彈，能包覆在活性材料表面和顆粒間，形成高粘合力能夠有效的減少極片在充放電過程中因體積膨脹造成的脫落現(xiàn)象。

四是PAA粘合劑能提升電池低溫性能，改善電池低溫大電流放電性能。

陶偉表示，茵地樂主打產(chǎn)品LA133以及升級(jí)產(chǎn)品LA136D具有顯著降低電池直流電阻DCR、改善電池低溫大電流放電性能、延長電池循環(huán)壽命、提升電池能量密度以及電池極片滿電反彈小等特點(diǎn)，對(duì)動(dòng)力和儲(chǔ)能電池性能提升有積極作用。

在產(chǎn)品開發(fā)升級(jí)路徑方面，茵地樂首先對(duì)材料進(jìn)行分子結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，再到改善其加工性能和動(dòng)力學(xué)性能，最終實(shí)現(xiàn)功能“一體化”的自主開發(fā)和技術(shù)應(yīng)用。

目前，茵地樂的粘合劑多系列產(chǎn)品已經(jīng)全面覆蓋鋰電負(fù)極、正極、隔膜以及功能助劑等應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)能達(dá)6萬噸。

審核編輯：劉清