鹏辉能源张贵萍：PAA粘合剂在储能电池中的应用分析

　　锂电池粘结剂是锂电池正负极材料中非常重要的组成部分，它可以将电极材料中的活性物质、导电剂以及集流体紧密地粘结起来。随着我国对新能源开发力度的不断增大，国内锂离子电池产量不断增长，锂电池粘结剂的使用量也日益加大。

　　储能的爆火，更是让粘合剂市场未来变得供不应求，各大厂商也跃跃欲试准备退出自己的新技术。近日，在2023起点储能电池技术论坛上，鹏辉能源研究院副院长张贵萍发表《PAA粘合剂在储能电池中的应用分析》的主题演讲，从PAA的介绍、技术特性优势以及案例等方面向大家展示了鹏辉能源的最新技术。图：鹏辉能源研究院副院长张贵萍以下为演讲原文：PAA粘合剂，简称聚丙烯酸钠，具有优于传统常用的粘合剂如羧甲基纤维素(CMC)和丁苯橡胶(SBR)的粘附力，从而抑制电极的活性物质粉材之间以及电极涂层与集流体之间的分离，由此抑制充电/放电期间所述电极活性材料的膨胀。可以制备单一PAA溶液粘合剂来代替CMC/SRB双重粘合剂，从而简化制浆工序。此外，可以形成更薄且更均匀的固体电解质界面(SEI)膜，并且还防止电极变形以确保动力电池的优良的充电/放电循环寿命。从化学机理上分析，PAA为什么会比SBR、CMC好？因为PAA聚丙烯酸钠粘合剂，分子结构有丙烯酸钠或者丙烯酸锂集团，添加过量的5N NaOH溶液后，搅拌2小时用Na离子取代所述丙烯酸甲酯中的甲基。然后以180°进行剥离试验，在以10mm/min的速度拉动胶带的同时测量直到胶带剥离的施加力。同SBR/CMC相比较来看，PAA属于线粘接，对颗粒的锚固程度更高，极片的内聚力更强，有利于结构稳定，具体体现在压实密度高0.1以上。SBR/CMC侧重于颗粒之间点对点粘结，极片压实后反弹、注液后膨胀率大于PAA。水性PAA含有较高比例的羧酸钠等强极性基团对，对集流体有更好的粘接效果。其次粘结剂的EIS阻抗谱表明，羧酸钠基等极性基团的存在，有助于锂离子电池中离子传导，对阻抗降低和倍率性能有帮助，PAA阻抗低于SBR/CMC。PAA，在电解液溶胀小，在电解液中保持较高的强度；具有更高的膜强度，对锂离子电池长循环有帮助。 PAA应用较为广泛，目前储能电池的石墨、动力电池的硅碳、隔膜的涂布、正极黏合剂等领域均可。比如，在锰酸锂里面做一个电池通常有个缺点，就是高温性能差，如果锰酸锂做60度循环衰减很快，但PAA可以在正极里面使用，刚才讲的是在负极石墨里面使用，但是在正极里面使用的时候，锰酸锂偏中性，磷酸铁锂也是它不像三元锂偏碱性。如果偏中性的话，就用水来做溶剂，加上聚丙烯酸钠，通过这个体系做下来之后，锰酸锂电池的高温性能会极大的改善，它的高温性能差的缺点就靠聚丙烯酸钠的粘合剂就解决了。通过锰酸锂的例子，证明了聚丙烯酸钠是也非常大的优点。张贵萍总结到，PAA相对常规粘结剂来说有很多优点：1.提高电极材料的粘接强度及延长电芯的循环寿命等；2.PAA水系正极改善锰酸锂高温60度循环稳定性，估计-COONa可以抑制高温锰溶解。在演讲结尾张贵萍十分有信心地表示，相信将来聚丙烯酸钠会得到非常大的应用。