前言:上期介绍了粘结剂丁苯橡胶乳液SBR的重要参数及影响,知道的越多,疑惑的越少,本期将了解另一款粘结剂PAA。
聚丙烯酸(PAA)是一种水溶性高分子聚合物,别名丙烯酸均聚物,是一种链状高分子水性粘结剂,呈弱酸性,无色或淡黄色液体。由聚丙烯睛或聚丙烯酸酯在100度左右的温度下进行酸性水解,并用硫酸钠水溶液组成的氧化/还原系统作为引发剂的聚合方法来制取。
PAA黏结剂的结构特性
同SBR/CMC体系相比较来看,PAA属于线粘接,对颗粒的锚固程度更高,极片的内聚力更强,有利于结构稳定。SBR/CMC侧重于颗粒之间点对点粘结,极片压实后反弹、注液后膨胀率变大。水性PAA含有较高比例的羧酸钠等强极性基团,对集流体有更好的粘接效果。
安全性能
PAA的体积热膨胀系数较小,热扩散系数大,其电池在大功率充放电及高温下使用时,较PVDF基锂电池更安全,因体积膨胀发生安全事故的可能性更小,可以避免因温度集中而引发的火灾。
阻抗性能
将改性后的PAA黏结剂用于锂电池正负极,可以更好地抑制活性材料的体积膨胀,形成更稳定的薄SEI膜,有效地阻隔电解液对活性材料的腐蚀,降低电极的阻抗,尤其是电荷传递阻抗,提高锂离子扩散速率,这对于电池使用性能的提高具有至关重要的作用。
以上介绍了PAA的三个特性,那么作为粘结剂,PAA 又有哪些优势呢?
◆在电解液碳酸酯溶剂中几乎不会发生溶胀,充放电过程中电极片结构稳定;
◆其结构中的羧基含量高于 CMC ,能够和表面含有羟基等基团的活性物质材料形成较强的氢键作用,促进在电极表面形成比 CMC 更加均匀的包覆;
◆能够在电极片中形成较为致密的膜,增加活性物质与集流体间的电接触;
◆丙烯酸 PAA 类粘结剂含有较多的羧基,这些羧基能够通过氢键与 Si 材料表面的一些官能团连接在一起,并能够促进负极 SEI 膜的形成,能够极大的改善 Si 负极的循环性能,因此 PAA 类的粘结剂是一种非常优异的 Si 负极粘结剂;
◆Li 化后的 PAA 即 LiPAA 具有更加优异的性能,可以有效提高负极材料容量、降低阻抗、改善长循环特性,提升循环库伦效率。
黏结剂作为电极中占比较少的部分,不仅起到黏附作用,也可间接增加电池容量比,提高循环稳定性。PAA黏结剂因羧基的存在而具有良好的黏附力,与其他聚合物进行共混、聚合后,可以与之产生协同作用,利于电池电性能的提升