锂电池正极粘合剂 聚偏氟乙烯PVDF具有哪些优异特性?

　　锂离子电池主要由正极、负极、隔膜、电解液四大部分组成。粘结剂是锂离子电池极片重要的组成材料之一，是将极片中活性物质和导电剂粘附在电极集流体上的高分子化合物，具有增强活性材料、导电剂和集流体间接触性以及稳定极片结构的作用，是锂离子电池材料中技术含量较高的附加材料。

　　好的粘结剂，不仅有利于电池能量密度的提高，对于电池内阻也有明显的降低作用，对电池的电化学性能也具有重要的影响。

　　锂离子电池用粘结剂既需要能被有机电解液浸润，又能抵抗其侵蚀，不溶解，少溶胀，在有机电解液环境下也能保持良好的粘结性能。此外，对于正极粘结剂，要求其电化学稳定性良好，分解电压在4.5V以上 (分解电压即电解质在电极上分解所需施加的最小电压，这里主要以锂电极做参比，粘结剂若分解电压较低，则容易在电池工作中被分解，不利于锂电的正常运转)。

　　目前，市场上被广泛使用的正极粘合剂的主要化学成分便是聚偏氟乙烯(PVDF)。

　　PVDF具有哪些优异特性?

　　PVDF是由1,1-二氟乙烯(VDF)单体经自由基聚合而成,兼具氟树脂与通用树脂的特性，是一种综合性能优异、用途广泛的非反应性热塑性含氟聚合物;可溶于N-甲基吡咯烷酮、二甲基乙酰 胺等强极性溶剂，溶解速度快，溶解度高。

　　PVDF树脂是由杜邦于1934年研发出来的成果，1961年由美国Pennwalt公司实现商业化，最初军用绝缘热缩管和热扫描电线是核心市场;20世纪七八十年代，PVDF开始广泛应用于建筑涂装、化工厂塑钢、压力通风系统电缆、以及半导体工业中高纯液体管路材料等领域，市场迅速增长;20世纪末、21世纪初，凭借优异的性能，PVDF开始应用于锂电池电极粘结剂。

　　PVDF的优异性能表现为极佳的化学稳定性和耐腐蚀性，可有效抵抗锂电池中极性有机溶剂电解液的侵蚀，且具有较好的粘结性能，优良的机械性能和加工性;此外,还有足够的柔韧性，保证活性物质在反复膨胀和收缩过程中不脱落，电极微粒间的结合不被破坏，因此PVDF在锂电池正极粘结剂中被广泛使用，目前占比可达90%。

　　PVDF之所以表现出极高的化学稳定性和热稳定性，与它自身分子结构有关。VDF由C-H键和C-F键交互相连而构成。由于聚烯烃分子的碳链呈锯齿形，其氢原子被电负性较大的氟原子取代后，与相邻的氟原子相互排斥，从而使得氟原子不在同一平面内，并沿碳链作螺旋分布，故在碳链的四周被一系列性质稳定的氟原子所包围，这种几乎无间隙的空间屏障使得任何原子或基团都不能进入其结构内部而破坏碳链，因此PVDF具有极高的化学稳定性。

　　PVDF行业内早期仅国外企业索尔维、阿科玛等掌握锂电池级PVDF的生产工艺，并且采取技术封锁，市场由上述企业所垄断。

　　目前高端锂电池基本仍然使用进口PVDF材料。

　　PVDF 均聚物在工业上使用两种常用的聚合工艺制造——悬浮和乳液。 这两种技术都是基于水的。索尔维是唯一一家使用这两种聚合工艺的 PVDF 生产商。

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