PVDF为线状结晶型聚偏氟乙烯聚合物,它是世界上仅次于聚四氟乙烯(PTFE)的含氟高分子新材料。PVDF除具有PTFE的优良性能外,其刚性、硬度、抗蠕变性能尤其突出。它的加工和成型等特性大大优于PTFE,是最强韧的氟塑料。
随着二次锂电池等新能源的飞速发展,聚偏氟乙烯(PVDF)树脂在锂电池中的用量也急剧增加。在可持续性交通发展的推动下,电动汽车锂电池应用中对 聚偏氟乙烯(PVDF) 需求的增速达到了两位数,亚洲是其最大的市场,或将带动聚偏氟乙烯(PVDF)的增量。
PVDF粘结剂生产工艺及区别
生产工艺分为乳液聚合和悬浮聚合,在电池中两种方法的代表产品为HSV900(乳液法)和苏威5130(悬浮法)
对比两种方法有以下区别:
分子量分布:悬浮聚合较窄
分子缺陷:悬浮聚合较少
熔点:悬浮聚合较高(相对来讲可对电池安全性能提升)
结晶度:悬浮聚合较高(结晶度高熔点相对高,另外结晶度对于极片的柔韧性也有很大的影响)
粒径&溶解性
乳液一般0.2~0.5微米,悬浮为50微米以上,在NMP等有机溶剂中粒径越小越易溶解,相同分子量的情况下悬浮聚合的粘度更大
溶胀性
主要是电解液向PVDF内部渗透致其膨胀的过程,悬浮聚合溶胀更小一些,PVDF的溶胀随着烘烤温度的升高而降低。PVDF的溶胀会导致极片厚度增加膨胀,不利于电池的充放电循环。
提高粘结力的方法
提高PVDF分子量
作用是增强分子间的作用力
对PVDF分子进行改性
加入羰基类极性官能团(或者其他类的具体就不清楚了),相同分子量范围内改性的粘结作用更大一些
NMP溶剂对PVDF的影响
NMP生产过程中有甲胺的加入
为了使NMP的合成反应更加彻底,提高NMP纯度,所以就残留了胺,呈现碱性。
由于碱性的存在导致PVDF分子发生消除反应
生成C=C双键使溶液显色,随着游离胺含量的增加,溶液的颜色逐渐变深,在搅拌过程中双键不稳定发生断裂进而和相邻的链发生交联,直到凝胶。
另外应用较多的高Ni体系(523,622,811等)中PVDF凝胶也是如上原理。做分子改性的PVDF相对而在稳定性上有些优势。