聚丙烯酸粘結(jié)劑在鋰離子電池正極中的應(yīng)用研究.pdf

1、粘結(jié)劑是鋰離子電池中重要的組成部分，其用量雖少，但卻在鋰離子電池中起著至關(guān)重要的作用。電極中加入粘結(jié)劑主要是為了粘覆活性電極材料和導(dǎo)電劑，使極片組分與集流體有良好接觸;同時(shí)穩(wěn)定極片內(nèi)部結(jié)構(gòu)，緩解電極材料在脫嵌鋰過(guò)程中帶來(lái)的體積收縮膨脹。粘結(jié)劑的物理性質(zhì)直接影響到漿料的理化性能、極片的加工性能，繼而影響到電池的電化學(xué)性能和安全性能。因此，粘結(jié)劑的選擇和優(yōu)化對(duì)鋰離子電池的發(fā)展具有重要的研究?jī)r(jià)值。
　　本論文研究了一款新型的鋰離子電池粘

2、結(jié)劑聚丙烯酸(PAA)，首先從分子結(jié)構(gòu)、結(jié)晶性能、熱性能、電化學(xué)穩(wěn)定性、電解液溶解性等方面對(duì)聚丙烯酸高分子聚合物的各種理化性質(zhì)進(jìn)行了研究;然后將PAA應(yīng)用為L(zhǎng)iFePO4正極和LiMn2O4正極中，考察了兩種極片剝離強(qiáng)度、溶脹性能、表面形貌等性質(zhì);最后將極片組裝電池，測(cè)試了兩種電池的常溫和高溫電化學(xué)性能。獲得的主要成果與結(jié)論如下:
　　1.PAA是一種無(wú)定形態(tài)高分子聚合物，其分子結(jié)構(gòu)中含有碳長(zhǎng)鏈結(jié)構(gòu)和羧基官能團(tuán)。熱性能測(cè)試表明PA

3、A粘接劑比PVDF和CMC具有更加良好的熱穩(wěn)定性、較小的體積膨脹和較大的熱擴(kuò)散率。在電池正常使用的電壓范圍內(nèi)，PAA表現(xiàn)為電化學(xué)反應(yīng)惰性，無(wú)副反應(yīng)發(fā)生。其在電解液中不會(huì)發(fā)生溶解現(xiàn)象。綜合評(píng)估可知PAA粘結(jié)劑在各方面均表現(xiàn)出良好的理化性能，可以作為鋰離子電池粘結(jié)劑進(jìn)行研究。
　　2.PAA粘結(jié)劑改善了LiFePO4半電池的常溫循環(huán)性能和高溫性能，常溫200圈循環(huán)后的容量保持率為99.3％，高溫100圈循環(huán)后容量保持率為97.7％，高

4、溫?cái)R置15天后電池放電平臺(tái)保持不變。循環(huán)伏安和交流阻抗測(cè)試說(shuō)明PAA粘結(jié)劑的電池具有較小的電池極化，且其電池阻抗隨著循環(huán)的進(jìn)行不升反降。通過(guò)極片理化性質(zhì)分析可知，PAA粘結(jié)劑的極片具有良好的粘結(jié)性能和合適的電解液吸收量，保證了其良好的電性能發(fā)揮。
　　3.比較PAA/NMP、PAA/H2O、CMC、PVDF四種粘結(jié)劑體系的LiMn2O4半電池可知，PAA/NMP粘結(jié)劑體系改善了LiMn2O4半電池的常溫循環(huán)性能和高溫循環(huán)性能，常溫