应用:
随着全球对环保和可持续发展的重视,新能源汽车慢慢的变成为市场的新宠。作为电动汽车的心脏,动力电池的性能直接决定了车辆的续航能力和安全性,影响到到电动汽车的整体表现。
在动力电池的众多组成部分中,正极、负极、电解质是很重要的三大件。但是动力电池之中除了众所周知的三大件,还有各种各样的辅材,虽然用量很少却对动力电池性能起到决定性作用的材料。
电池负极SBR粘接剂作为辅材之一,其主要成分是苯乙烯-丁二烯橡胶,用于石墨负极材料中电极的粘接,虽然用量非常少但依旧是不可或缺的一部分。随着新能源汽车渗透率的攀升,动力电池的供应量慢慢的变大也提高了对SBR粘接剂的需求量。
SBR粘接剂的供应商,目前市面上的供应商最重要的包含3M、BASF和日东电工等,而国产厂商要在SBR粘接剂市场取得一席之地,就必须得拿出一些新兴技术来竞争。
在涂布极片的过程中,SBR粘接剂会受到烘干速度的影响,所形成的微观结构会直接影响到电池的性能。
若是SBR粘接剂使用不达标准,会造成极片微观结构差异,影响石墨负极粘结性能,在辊压时有可能会出现过度粘黏;另外,也会影响石墨负极与铜箔之间的粘结性能,导致极片在充放电时易极化,降低负极性能从而影响动力电池的使用寿命。
因此要提升SBR粘接剂的性能,就要提升粘接强度、改善耐化学性和热稳定性,以及优化电化学性能。
1、SBR粘接剂在负极中作为粘接剂,往往与CMC(羧甲基纤维素)协同使用,形成稳定的石墨和炭黑分散体系,提升电池性能。SBR具有强粘接性,但长时间高速搅拌容易对结构可以进行破坏。而CMC能有效分散负极石墨,防止团聚。两者合理配比,可优化涂布性能。
2、极片涂布过程中,高温可能会引起SBR迁移至极片表面,增加黏性,引发黏辊。通过调整烘干和抽风频率,优化干燥曲线,可控制SBR迁移,减少黏辊现象。
3、动力电池在生产制作的完整过程中需要严控水分,因此在制造时会有一道干燥工序来降低水分。干燥过程中,SBR的耐热性优于其他粘接剂,不会因高温发生交联,保持稳定的剥离强度,对电池性能影响小。研究表明,使用SBR的极片,性能几乎不受干燥温度的影响。
4、充电过程中,锂离子在嵌入石墨时会绕过SBR膜到达石墨表面。SBR通过改善锂离子在界面的传导,降低低温条件下电池的内阻,提升低温性能。润湿性能好的SBR可逐步提升电池在低温下的放电性能。
5、石墨负极的极片常有掉料、厚度反弹大等问题,引发负极极片膨胀现象。SBR的弹性性能直接影响到负极极片的膨胀率,高弹性模量的SBR有助于减少厚度反弹,提高电池循环寿命,因此在材料配比调整过程中尽可能降低SBR。
SBR粘接剂在动力电池负极的应用中,通过与CMC的协同作用、对石墨分散的影响、控制黏辊现象、耐热性、低温性能提升以及对负极膨胀的控制,展现了其虽用量少但作用大的特点。
未来,通过技术创新和材料优化,SBR粘接剂有望逐步提升其性能。同时,国产厂商的发力也将逐步推动中国企业在动力电池辅材市场的占有率。