關(guān)于SBR粘結(jié)劑　　

日期：2018-11-06 點(diǎn)擊次數(shù)：6671

關(guān)于SBR粘結(jié)劑　　

　　　什么是SBR?

　　鋰電用SBR是一種丁苯膠乳，水性粘結(jié)劑，是由苯乙烯（Styrene） 和丁二烯（Butadiene）單體以水為介質(zhì)加入乳化劑引發(fā)劑等經(jīng)過乳液聚合共聚生成，狀態(tài)為固含量50%左右的水乳液。

　　這里有一點(diǎn)需要注意為什么油性的苯乙烯和丁二烯聚合體能夠穩(wěn)定存在于水中呢？

　　直接說機(jī)理：SBR膠乳粒子單元是一種核殼結(jié)構(gòu)，殼內(nèi)是共聚物分子鏈的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，外殼是親水性的極性基團(tuán)和表面活性劑。

　　SBR是一種是一個親水性和親油性共存的物質(zhì)。

　　-水性基團(tuán)與箔材表面基團(tuán)結(jié)合形成粘結(jié)力，有利于分散性和漿料穩(wěn)定性

-油性鏈段與負(fù)極石墨相結(jié)合形成粘結(jié)力，從而達(dá)到粘結(jié)的效果

　　SBR一些重要的參數(shù)

　　-粒徑

　　相同添加量，粒徑小就決定了粘結(jié)劑與活性物質(zhì)的接觸點(diǎn)增多，因此可以有更高的粘結(jié)力。

　　多說一句，粒徑的分布一致性也是判斷SBR好壞的標(biāo)準(zhǔn)。

　　-交聯(lián)度

　　分為高交聯(lián)和低交聯(lián)度SBR，高交聯(lián)度，成膜較慢，內(nèi)聚力強(qiáng)，伸長率低 ，而低交聯(lián)正好相反。

　　- Tg溫度

　　SBR玻璃化溫度即由高彈態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴ＡB(tài)的溫度，Tg高說明材料相對不耐低溫，對鋰電而言適當(dāng)?shù)偷?/span>Tg溫度有助于電池低溫性能的發(fā)揮，當(dāng)然這個單一的因素也不是絕對因素。

那通過什么控制Tg溫度呢？前面說到的合成單體S-苯乙烯和B-丁二烯，分別叫S-硬單體,B-軟單體，Tg溫度分別為100℃和 -50℃，通過控制二者不同的比例來調(diào)節(jié)SBR的Tg溫度。

　　吸液性能

　　包括吸液能力和吸液膨脹性能，好的SBR要有好的吸液性能和更小的膨脹性能平衡。

　　伸長率

　　這個和SBR的彈性有關(guān)，像彈簧一樣伸長之后能恢復(fù)初始狀態(tài)，現(xiàn)在Si負(fù)極材料對此有更高的要求。

　　成膜過程

　　分為穩(wěn)定態(tài)和不穩(wěn)定態(tài)，如下圖

　　常見的問題

　　-為什么負(fù)極漿料有飄藍(lán)現(xiàn)象？

　　說明SBR在負(fù)極漿料中不穩(wěn)定，這種不穩(wěn)定來自于SBR本身和石墨，導(dǎo)電劑，CMC的親和性，石墨等碳材料是疏水材料。這個現(xiàn)象會帶出接下來的問題

　　-為什么負(fù)極粘輥？

　　排除其他外部因素，SBR飄藍(lán)上浮帶來的直接影響就是涂布后造成SBR的濃度分布差，料與箔材的粘接性變差，輥壓時就容易粘輥。

　　-如何改善？

　　從SBR本身來說我想就是通過改變顆粒表面結(jié)構(gòu)，使之與石墨或CMC更親和。

　　從工藝上來說我們可以通過提高漿料固含量，漿料持續(xù)攪拌，注意控制涂布的烘烤溫度和風(fēng)量等參數(shù)來改善。

　　各位大神有什么樣的經(jīng)驗方法也可以一起留言交流，你的這些問題是如何解決的？

　　歡迎分享，共同改善工藝。

問題：

CMC和SBR可以做為鋰電池石墨負(fù)極的粘結(jié)劑大家應(yīng)該都知道，但是這里CMC的作用具體是什么？增稠劑？僅僅是增稠劑嗎？資料顯示，CMC本身就是一款粘結(jié)性能良好的粘結(jié)劑，那為什么CMC和SBR一起作用時，CMC普遍被認(rèn)為只是做增稠劑，而SBR才是粘結(jié)劑呢？這里CMC有沒有起到粘結(jié)劑的作用呢？我試了下，不用SBR只用CMC做石墨的粘結(jié)劑，效果也特別好。真是不明白了。CMC和SBR一起作為石墨的粘結(jié)劑時，若要研究SBR的作用，那么是保持CMC的比例不動只變換SBR的比例，還是CMC的比例也要動？

Luofeilover 答復(fù)：

cmc和sbr在實際鋰電池石墨負(fù)極負(fù)極中是相互互補(bǔ)，缺一不可，是工業(yè)界長期實踐積累的結(jié)果。
（1）單純使用CMC（海藻酸鈉，PAA等類似）可以單獨(dú)作為粘接劑，這種情況在文獻(xiàn)報道里偏多，可以單獨(dú)使用的條件是：極片厚度較薄，不進(jìn)行滾壓工藝或者對極片的壓實密度不高的情況下（大多數(shù)文獻(xiàn)的情況）。
（2）在實際極片中，因為能量密度的要求，石墨極片必須滾壓，而且壓實密度一般大于1.6g/cm3(能量型)，這種情況下是不能單獨(dú)使用CMC粘接劑的，CMC粘接劑是脆性的，滾壓后結(jié)構(gòu)就坍塌，極片掉粉嚴(yán)重，不能使用。
（3）也不能單獨(dú)使用sbr作為粘接劑，因為很難制備漿料，sbr沒有分散功能，同時太多的sbr也會使得極片在電解液中溶脹。
（4）CMC和SBR同時使用就可以基本解決上面提到的問題，商業(yè)化石墨材料本身是不親水的，很難在水系中分散，使用CMC的一個作用就是作為分散劑，分散石墨和導(dǎo)電添加劑，另外CMC在水會形成凝膠，使得漿料變稠（增稠劑），這樣如果大規(guī)模涂覆時，因為凝膠結(jié)構(gòu)的存在，既能保水份又能穩(wěn)定漿料，在一定時間內(nèi)能夠保持漿料的均勻性，有利于大規(guī)模生產(chǎn)；同時引入SBR，因為SBR乳液是溶于水的，SBR本身是柔性材料，具有較好的粘接性能，這樣極片在高壓實的情況下，極片不會掉粉，滾壓后的極片粘接強(qiáng)度也高，