被忽视的关键角色

电池涂覆与粘接公众号：在人们的传统认知中，粘结剂仅仅被视作一种简单的“粘合剂”，负责将活性物质颗粒“粘”在集流体上。

然而，前沿研究与产业实践不断向我们揭示：这个看似微小的组分，实则对负极浆料的制备、性能乃至最终电池的寿命、安全、效率产生着多维度、深层次的影响。它的选择与优化，正悄然成为突破当前锂电池性能瓶颈的关键钥匙。联系电话：19921272900

本公众号电池涂覆与粘接编者将带您超越传统认知，深入剖析粘结剂在锂电负极浆料中的“隐形力量”——从流变性调控、涂布均匀性、离子传输效率，到新型材料应用与成本平衡五大维度，揭示粘结剂如何重塑锂电负极性能边界。

一、粘结剂基础：负极浆料的“隐形架构师”

1. 浆料组成与粘结剂功能锂电负极浆料由活性物质（如石墨、硅碳）、导电剂（炭黑、CNT）、粘结剂（如SBR、CMC、PAA）和溶剂（去离子水）组成。粘结剂的核心作用包括：

• 机械锚定：将活性物质与导电剂粘结至铜箔集流体，防止充放电脱落；

• 结构缓冲：抑制硅基材料体积膨胀（300%以上）；

• 分散稳定：维持浆料均一性，避免沉降。

主流粘结剂类型及特性对比

二、多维度影响解析：超越粘接的隐藏功能

1、 流变性控制：浆料流动的“指挥家”粘结剂类型和比例直接决定浆料的流变行为（剪切变稀/增稠），影响涂布均匀性：官网：yuanjuxing.com

• SBR/CMC比例调控：当SBR占比＞70%时，浆料低剪切区变稀、高剪切区增稠，易导致涂布厚度不均；SBR占比降至30%时，浆料趋近牛顿流体，流动性更优。

• CMC取代度（DS） ：DS值从0.7增至1.2时，浆料Zeta电位升高，颗粒分散稳定性提升，粘度增加20%以上。

  
  

关键：DS=1.2的CMC在添加量1.5%时，浆料分散性与极片电阻率*。

2、涂布均匀性：微观分布的“平衡术”干燥过程中粘结剂迁移是极片开裂的主因：

• SBR迁移现象：150℃热干燥时，SBR向极片表面富集，底部含量降低50%，导致铜箔界面粘结力下降；

• PVDF分子量影响：低分子量PVDF（如Alfa Aesar）在颗粒表面形成均匀薄膜，而高分子量PVDF（HSV 900）则呈多孔结构，降低涂层连续性。

  
  

重点：采用室温慢速干燥或提升固含量至65%以上，可减少溶剂蒸发梯度，抑制迁移。

3、离子传输效率：扩散速率的“加速器”粘结剂通过界面特性影响锂离子扩散动力学：

• 低温性能：PVDF的玻璃化转变温度（Tg=-40℃）低于SBR/CMC（Tg≈-10℃），其电解液吸附性更优，离子电导率提高30%，低温放电容量提升15%；

• 界面阻抗：SBR/CMC体系在硅负极中形成3D网络，缓冲体积变化，比PVDF降低循环阻抗40%。

不同粘结剂对电池性能的影响

三、创新型粘结剂

1、 碳纳米材料复合粘结剂上海源聚兴机电

• 石墨烯/碳管复合体系：佳隆纳米开发的复合石墨烯粘结剂，通过π-π键增强导电网络，压实密度提升8%，能量密度提高10%；

• 防迁移设计：石墨烯-碳管涂层形成*导电网络，减少干燥过程成分偏析。

2、PAA（聚丙烯酸）的革新应用

• 氢键锚定硅颗粒：PAA分子链中羧基与硅表面羟基形成强氢键，循环后极片完整性保持率＞90%；

• 环保优势：水性体系替代NMP溶剂，降低VOC排放50%以上。

四、产业实践：成本与性能的黄金平衡

1、用量优化公式浆料粘度η与固含量φ、粘结剂浓度C满足：η ∝ e^kφ · C^2.5（k为材料常数）

固含量60%时，PVA添加量每增加1%，粘度上升100 MPa·s；固含量65%时，同等添加量粘度增幅达150%。

2、性价比策略

• 石墨负极：SBR/CMC体系（成本＜$10/kg）仍为主流，通过调整CMC取代度降低用量；

• 硅基负极：采用PAA+导电剂复合体系，虽成本较高（$50-80/kg），但循环寿命提升60%，摊薄单次循环成本。

五、粘结剂的未来

1、智能化设计：开发自修复型粘结剂（如动态共价键聚合物），实时修复电极裂纹；

2、多功能集成：粘结剂/导电剂一体化材料（如荣东S08），简化工艺并提升界面传导效率；

3、可持续发展：生物基水性粘结剂（如纤维素衍生物）降低碳足迹，契合碳中和目标。

粘结剂的选型需基于“系统匹配”思维——硅基材料优选PAA，低温场景倾向PVDF，成本敏感型石墨体系优化SBR/CMC配比。只有打破“粘接”的狭义认知，才能释放电池性能的深层潜能。