關于SBR粘結劑　　

日期：2018-11-06 點擊次數：6377

關于SBR粘結劑　　

　　　什么是SBR?

　　鋰電用SBR是一種丁苯膠乳，水性粘結劑，是由苯乙烯（Styrene） 和丁二烯（Butadiene）單體以水為介質加入乳化劑引發劑等經過乳液聚合共聚生成，狀態為固含量50%左右的水乳液。

　　這里有一點需要注意為什么油性的苯乙烯和丁二烯聚合體能夠穩定存在于水中呢？

　　直接說機理：SBR膠乳粒子單元是一種核殼結構，殼內是共聚物分子鏈的交聯結構，外殼是親水性的極性基團和表面活性劑。

　　SBR是一種是一個親水性和親油性共存的物質。

　　-水性基團與箔材表面基團結合形成粘結力，有利于分散性和漿料穩定性

-油性鏈段與負極石墨相結合形成粘結力，從而達到粘結的效果

　　SBR一些重要的參數

　　-粒徑

　　相同添加量，粒徑小就決定了粘結劑與活性物質的接觸點增多，因此可以有更高的粘結力。

　　多說一句，粒徑的分布一致性也是判斷SBR好壞的標準。

　　-交聯度

　　分為高交聯和低交聯度SBR，高交聯度，成膜較慢，內聚力強，伸長率低 ，而低交聯正好相反。

　　- Tg溫度

　　SBR玻璃化溫度即由高彈態轉變為玻璃態的溫度，Tg高說明材料相對不耐低溫，對鋰電而言適當低的Tg溫度有助于電池低溫性能的發揮，當然這個單一的因素也不是絕對因素。

那通過什么控制Tg溫度呢？前面說到的合成單體S-苯乙烯和B-丁二烯，分別叫S-硬單體,B-軟單體，Tg溫度分別為100℃和 -50℃，通過控制二者不同的比例來調節SBR的Tg溫度。

　　吸液性能

　　包括吸液能力和吸液膨脹性能，好的SBR要有好的吸液性能和更小的膨脹性能平衡。

　　伸長率

　　這個和SBR的彈性有關，像彈簧一樣伸長之后能恢復初始狀態，現在Si負極材料對此有更高的要求。

　　成膜過程

　　分為穩定態和不穩定態，如下圖

　　常見的問題

　　-為什么負極漿料有飄藍現象？

　　說明SBR在負極漿料中不穩定，這種不穩定來自于SBR本身和石墨，導電劑，CMC的親和性，石墨等碳材料是疏水材料。這個現象會帶出接下來的問題

　　-為什么負極粘輥？

　　排除其他外部因素，SBR飄藍上浮帶來的直接影響就是涂布后造成SBR的濃度分布差，料與箔材的粘接性變差，輥壓時就容易粘輥。

　　-如何改善？

　　從SBR本身來說我想就是通過改變顆粒表面結構，使之與石墨或CMC更親和。

　　從工藝上來說我們可以通過提高漿料固含量，漿料持續攪拌，注意控制涂布的烘烤溫度和風量等參數來改善。

　　各位大神有什么樣的經驗方法也可以一起留言交流，你的這些問題是如何解決的？

　　歡迎分享，共同改善工藝。

問題：

CMC和SBR可以做為鋰電池石墨負極的粘結劑大家應該都知道，但是這里CMC的作用具體是什么？增稠劑？僅僅是增稠劑嗎？資料顯示，CMC本身就是一款粘結性能良好的粘結劑，那為什么CMC和SBR一起作用時，CMC普遍被認為只是做增稠劑，而SBR才是粘結劑呢？這里CMC有沒有起到粘結劑的作用呢？我試了下，不用SBR只用CMC做石墨的粘結劑，效果也特別好。真是不明白了。CMC和SBR一起作為石墨的粘結劑時，若要研究SBR的作用，那么是保持CMC的比例不動只變換SBR的比例，還是CMC的比例也要動？

Luofeilover 答復：

cmc和sbr在實際鋰電池石墨負極負極中是相互互補，缺一不可，是工業界長期實踐積累的結果。
（1）單純使用CMC（海藻酸鈉，PAA等類似）可以單獨作為粘接劑，這種情況在文獻報道里偏多，可以單獨使用的條件是：極片厚度較薄，不進行滾壓工藝或者對極片的壓實密度不高的情況下（大多數文獻的情況）。
（2）在實際極片中，因為能量密度的要求，石墨極片必須滾壓，而且壓實密度一般大于1.6g/cm3(能量型)，這種情況下是不能單獨使用CMC粘接劑的，CMC粘接劑是脆性的，滾壓后結構就坍塌，極片掉粉嚴重，不能使用。
（3）也不能單獨使用sbr作為粘接劑，因為很難制備漿料，sbr沒有分散功能，同時太多的sbr也會使得極片在電解液中溶脹。
（4）CMC和SBR同時使用就可以基本解決上面提到的問題，商業化石墨材料本身是不親水的，很難在水系中分散，使用CMC的一個作用就是作為分散劑，分散石墨和導電添加劑，另外CMC在水會形成凝膠，使得漿料變稠（增稠劑），這樣如果大規模涂覆時，因為凝膠結構的存在，既能保水份又能穩定漿料，在一定時間內能夠保持漿料的均勻性，有利于大規模生產；同時引入SBR，因為SBR乳液是溶于水的，SBR本身是柔性材料，具有較好的粘接性能，這樣極片在高壓實的情況下，極片不會掉粉，滾壓后的極片粘接強度也高，