電池綜合性能提升 CMC粘結劑在電池中的使用

導讀：近期，我國電池聯盟圍繞CMC工藝技術進行了深度梳理與系列報道，緊要聚焦于CMC粘結劑用途與使用、鋰電池漿料穩定性與極片制造、電池能量密度關聯度等話題。

（來源：公眾號“電池聯盟”ID：zgcbcu作者：電池聯盟）

縱觀我國新能源行業發展之路，國家政策從最初以保護扶持為主，到今朝的鼓勵開放競爭。隨著產業鏈發展逐漸成熟，行業已脫離了相對粗放的發展產量模式，從而進入了發展質量的新階段。

在此背景下，產業鏈各個環節都有降本需求，但降本終究不能只是片面的壓低價格，而應當將心思著重放在要怎么樣升效率和良品率，去除不良損失等方面，進而降低產品的綜合成本，實現有效降本。

近期，我國電池聯盟圍繞CMC工藝技術進行了深度梳理，以下為專題報道系列核心內容：

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CMC粘結劑在電池中的使用

粘結劑是鋰電池中緊要的輔助功能材料之一，是整個電極的力學性能的緊要來源，對電極的加工工藝和電池的電化學性能有著緊要的影響。粘結劑本身沒有容量，在電池中所占的比重也很小。

目前得到廣泛使用的鋰電池粘結劑緊要有三大類：聚偏氟乙烯（PVDF）、丁苯橡膠（SBR）乳液和羧甲基纖維素（CMC），此外，以聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯腈（PAN）和聚丙烯酸酯作為緊要成分的水性粘結劑也占有一定市場。

CMC產品作為水性體系負極材料的緊要粘合劑，是纖維素的羧甲基化衍生物，通常由天然的纖維素和苛性堿及一氯醋酸反應后而制得，分子量由幾千到百萬，被國內外電池制造公司廣泛采用。

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電池綜合性能提升背后的粘結劑因子

隨著鋰電池產業的不斷發展，對粘結劑的性能要求也在不斷提高，新型結構的鋰電池要粘結劑具有優異的力學性能。所以，鋰電池用新型高性能粘結劑已成為鋰電池關鍵材料研發的緊要發展方向之一。

粘結劑是鋰電池材料中技術含量較高的附加材料，是將電極片中活性物質和導電劑粘附在電極集流體上的高分子化合物，雖然在電極片中用量較少，但其性能的優劣筆直影響電池的容量、壽命及安全性。

CMC具有極高的漿料穩定性，可保證穩定出產；提高石墨與負極的粘合力，從而延長單元電池的使用壽命；低用量高效，可極大地降低單元電池的非活性成分含量。

除此之外，CMC還是高容量硅負極材料的優良粘結劑，CMC中的羧基官能團與硅表面的氧化硅（SiOx）和硅醇（-Si-OH）基團出現氫鍵或共價鍵用途力，能加強硅顆粒以及硅顆粒與集流體之間的粘結。

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從CMC粘結劑到極片：電池能量密度何以提升？

好的粘結劑不僅有利于電池能量密度的提高，對電池內阻也有分明的降低用途，將對電池電化學性能提升起到緊要的影響。

鋰電池加工工藝復雜，可分為前、中、后三個階段。前端極片制作緊要包括包括正/負極配料、涂布、輥壓、分切、制片等工序；中端電芯制作緊要包括卷繞或疊片、封裝、注液等工序；后端電池包裝包括化成、分容、PACK組裝等工序。

在鋰電池加工過程中，對電池電極結構的控制是關鍵，要怎么樣控制其電極片內部的微觀結構，是鋰電池加工過程的關鍵技術。采用不同結構的電極片加工的電池的自放電率、循環性、容量、一致性等都不同。在鋰電池加工前端制備電極片的過程中，非得控制好鋰電池漿料的混合分散質量，提高電池漿料的平均一致性和分散穩定性。

作為漿料中的緊要組成部分，粘結劑將各種顆粒粘接在一起，形成了具有粘附性的漿料，將其與金屬箔緊密粘接在一起。活物質、導電劑、溶劑對金屬電極沒有粘附性，無法做成極片用于制備鋰電池。好的粘結劑不僅有利于電池能量密度的提高，關于電池內阻也有分明的降低用途，對電池的電化學性能也具有緊要的影響。

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“技術決定論”之下，鋰電池漿料穩定性緊要幾何？

極片制造工藝是鋰電池加工的核心工序，而極片制造工序中，漿料制備過程又是其中的重中之重，分為正極漿料和負極漿料，緊要包括干粉混合、半干泥狀捏合，以及稀釋分散。

在原材料被逐漸混勻、被溶劑潤濕、大塊物料破碎和逐漸趨于穩定等階段中，會出現物料混合不勻、粘接劑溶解不良、細顆粒嚴重團聚、粘接劑性狀發生變化等情況，就會導致大顆粒的出現。處理這些問題，就要選擇粘接劑。

目前，很多公司選擇的是粉狀粘接劑和液體溶解好的粘接劑，兩種不同的粘接劑決定了工藝的不同。采用粉狀粘結劑要更長的時間來進行溶解，否則在后期會出現溶脹、回彈、粘度變化等。

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