鉅大LARGE | 點擊量:1676次 | 2018年11月13日
高鎳體系下粘結劑的創(chuàng)新應用與瓶頸
2018年,是市場變革之年,也是技術革新之年。
在高能量密度壓力之下,高鎳系三元材料成為動力鋰電材料發(fā)展的必然趨勢,相應配套材料也開始進行產(chǎn)品升級,硅碳系負極、薄型化的干濕法隔膜、高電壓的電解液等新材料導入開始提上日程;同時,對銅箔鋁箔、導電劑、粘結劑等鋰電池輔材也提出了更高的要求,相關材料企業(yè)開始進行產(chǎn)品升級。
以粘結劑為例,目前正極材料中常用的粘結劑主要為PVDF,該類粘結劑需要加入NMP溶劑配合使用。而當正極材料選擇高鎳體系時,隨著容量增大,材料中的殘堿含量也變得越來越高,PVDF在強堿環(huán)境下,將產(chǎn)生分解反應,造成氟化氫脫離,使?jié){料凝膠;同時,高鎳正極表面會發(fā)生部分副反應,將造成二次粒子崩潰,導致電池中導電性下降。
在此背景下,粘結劑的創(chuàng)新及應用就成為鋰電池企業(yè)及配套供應商的關注熱點。
針對此現(xiàn)象,瑞翁集團開發(fā)出一款新型無氟粘結劑,可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)PVDF。日本瑞翁株式會社Zeon主席研究員王鍵博士表示:“公司做了很多實驗,例如測試漿料的穩(wěn)定性,用NCA做和漿實驗,分別用PVDF和新型無氟粘結劑做的漿料,放到干燥房靜置幾天后,PVDF出現(xiàn)凝膠狀態(tài),而新型無氟粘結劑沒有出現(xiàn)凝膠現(xiàn)象。”
“新研發(fā)的無氟粘結劑和活性物質的親和性更好,在表面形成類似SEI的保護膜,可以讓充放電反映更均勻,從而減少內部應力的發(fā)生?!蓖蹑I博士表示,目前國內已經(jīng)有大廠采購,處于中試階段。
盡管已經(jīng)有企業(yè)針對性研發(fā)出新型產(chǎn)品,但調研國內電池企業(yè)發(fā)現(xiàn),目前該款產(chǎn)品并未開始應用在產(chǎn)品中,處于探索階段。
多家電池企業(yè)的一致共識是,目前傳統(tǒng)PVDF可以滿足高鎳正極材料的需求,暫時不會更換新型添加劑。針對高鎳正極中殘堿含量較高的情況,主要是通過添加其它成分來中和堿性,將PH值降低;同時,強堿的環(huán)境不止影響PVDF的使用,對其它材料性能也會有所影響,因此必須控制殘堿含量,而不是簡單的換粘結劑就可以解決問題。
比亞迪CTO劉衛(wèi)平表示:“目前公司還是采用的傳統(tǒng)PVDF,還沒用其它新型的粘結劑,主要是通過技術處理高鎳正極材料中強堿的問題?!?br/>
“通過添加其它材料去中和堿性,控制高鎳正極材料中PH值,并控制水分含量,避免凝膠現(xiàn)象出現(xiàn)?!眱|緯鋰能研發(fā)總監(jiān)鄒友生表示。
業(yè)內人士表示,目前國內量產(chǎn)高鎳電池仍有較多問題暫未克服,未來隨著技術逐漸成熟,對于材料的性能要求也將越來越高,屆時新型粘結劑或將迎來“出頭之日”。