Kynar® PVDF作为经长时间验证的电池电极粘结剂材料,可被用于环境严苛的锂离子电池的电化学环境,不管是用于湿法电极还是干法电极,都具有优异的电化学稳定性和非常宽的电化学稳定窗口。用于干法电极的Kynar®PVDF粉末拥有稳定性高,易于操作的特点,可成为不同干法电极工艺的多功能粘结剂。
图为阿科玛(中国)投资有限公司上海分公司高级业务开发经理包喆赟演讲
在日前举行的第九届动力电池应用国际峰会(CBIS2024)“电池材料迭代与产业化应用”主题论坛上,阿科玛(中国)投资有限公司上海分公司高级业务开发经理包喆赟,作主题为《Kynar® PVDF干法电极:提升电池性能与可持续性的关键技术》的演讲。
据介绍,阿科玛是一家全球化的特种材料供应商,拥有胶粘剂解决方案、先进材料解决方案、涂料解决方案三大业务板块,以及一个良好定位且具竞争力的中间体部门。2023年,阿科玛年销售额约95亿欧元,在全球约55个国家开展业务,拥有21100名员工。
在锂电池领域,阿科玛推出一站式产品组合方案。针对电芯内部,除了正负极Kynar® PVDF粘接剂外,还有用于隔膜涂层的Kynar® PVDF和丙烯酸基涂层,电解液高纯锂盐比如LiFSI以及LiTDI。在准固态以及凝胶态固态电池方面,有离子液体产品帮助提高离子传导率。在工艺过程中,有聚酰亚胺胶带产品。在电芯外部,有电绝缘材料组装件以及热管理的各种原材料产品。
在工艺方面,相比传统的湿法电极工艺,干法电极工艺能够更加节约成本,减少对环境的影响,更低地制造碳足迹,更高的活性材料载荷,因此能够进一步提升电池的性能。据包喆赟介绍,干法电极的工艺分为不同类型,阿科玛除了专注于新型粘结剂开发外,还会针对不同干法工艺做相对应的开发,目前主要聚焦在直接辊压以及静电喷涂两个方向。
在产品工艺方面,阿科玛Kynar® PVDF采用独特的专有乳液工艺,乳液一次粒径可以小于200纳米,能够非常均匀地分散在水中。“经过干燥之后的PVDF粉末,基本上二次团聚体也在10微米之内。”当用于“干法电极”时,二次颗粒的解聚允许粘结剂在预混合物中有效分布,从而在电极内有效分布。
Kynar® PVDF应用在干法电极上主要有两个关键点,一是Kynar® PVDF一次颗粒要对整个活性材料表面有相对比较良好的包覆,这样可以有利于电极片极片膜的形成。二是在干法电极的组分过程中,可以控制二次颗粒的解聚程度,来控制对于干法电极极片性能的影响。
整体来看,Kynar® PVDF是一款经过长时间验证的电池粘结剂材料。由于Kynar® PVDF的粉末稳定性高, 可用作不同干法工艺中的粘结剂。除此之外,由于Kynar® PVDF是由乳液法合成,它的粒径非常小,允许在主材料表面有非常好的分布,因此能够提高电池的一致性。
但是要得到一个相对可靠、性能良好的干法电极的极片并不简单,不单单取决于材料本身,还取决于用不同干法电极工艺以及工艺的参数。
“在此我们希望跟各位业界伙伴一起,探讨Kynar® PVDF材料如何在干法电极中发挥它的优势,怎样得到性能更加好的干法电极材料,为电池带来性能更加卓越、更安全可靠以及更可持续的材料解决方案” 包喆赟表示。
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