电极水泥是锂离子电池重要的辅助功能材料之一。虽然没有容量，在电池中所占比例很小，但却是整个电极力学性能的主要来源。对工艺和电池的电化学性能有重要影响。锂离子电池电极粘结剂材料除了具有一般粘合剂的粘结性能外，还需要承受电解液的溶胀和腐蚀，以及充放电过程中的电化学腐蚀，使电极的工作电压稳定在范围，因此可用作锂离子电池电极粘合剂的高分子材料并不多。

目前广泛使用的锂离子电池粘结剂主要有三种：聚偏氟乙烯（PVDF）、丁苯橡胶（SBR）乳液和羧甲基纤维素（CMC），此外还有聚丙烯酸（PAA）、聚丙烯。以腈（PAN）和聚丙烯酸酯为主要成分的水性粘结剂也占有一定的市场。 PVDF是第一个广泛应用的锂离子电池电极粘结剂，具有很强的耐电化学腐蚀性能，可应用于正极材料。但PVDF需要N-甲基吡咯烷酮(NMP)作为溶剂，回收溶剂的成本较高，对环境造成一定的污染。因此，水性SBR和CMC粘合剂通常用于电位相对较低的石墨阳极。国内使用的PVDF胶粘剂主要由欧洲和日本厂商供应，而水性胶粘剂SBR和CMC基本由日本厂商控制。

随着国家对环保和电池能量密度的要求不断提高，许多新型粘合剂开始出现。一方面，为了应对日益严格的环保政策，粘合剂生产商正在加紧开发用于正极材料的水性粘合剂。另一方面，为了进一步提高锂离子电池的能量密度，电池制造商逐渐开始应用高镍正极材料和硅碳负极材料。尽管硅材料具有超高的理论比容量（4200 mA·h/g，以Li22Si5计算）和较低的放电电位（约370 mV，相对于Li/Li+），但它是一种极具前景的负极材料。然而，硅材料在嵌锂/脱锂过程中的体积变化高达300%，即使与碳材料复合后，体积变化仍然显着。巨大的体积变化导致活性材料颗粒破碎、滑移，最终导致电极粉化、容量降低、循环寿命缩短。为了应对硅碳负极材料在充放电过程中的体积变化，开发了多种新型锂离子电池电极粘结剂，包括PVDF改性粘结剂、CMC交联改性粘结剂、聚丙烯酸酯改性粘结剂等。 。 、海藻酸钠粘合剂、导电胶等。

电极粘结剂涉及许多性能参数，包括粘结剂的基本理化性能和机械性能，以及粘附性能、流变性能和电化学性能。除此之外，电极糊和电极的一些特性主要由粘合剂的特性决定。

粘结性能及测试方法

锂离子电极电池粘合剂的要求及特点

虽然锂离子电池电极粘结剂在电池中比重较小，本身不具备容量，但电极浆料的均质化工艺、电极的最大涂层厚度、电极的柔性、电池的能量密度电池和循环寿命。其他方面也有重要影响。理想的锂离子电池电极粘结剂应具备以下性能：

1.溶解性好，溶解速度快，溶解度高；

2 溶剂安全、环保、无毒，水是最好的溶剂；

3.分子量大，粘结剂用量小；

4.粘度适中，易于均质并保持浆料稳定性；

5.附着力强，制备的电极剥离强度大；

6.电化学性能稳定，在工作电压下不发生氧化还原反应；

7.耐电解液腐蚀；

8.具有一定的柔韧性，能承受电极的弯曲和活性物质颗粒的体积变化；

9.导电性和锂离子导电性良好；

然而，事实上，理想的粘合剂并不存在，并且无法获得各种特性。实际的粘合剂只能满足一些性能。因此，在实际应用中，常常在正极和负极中使用不同的粘结剂或多种粘结剂，以发挥各种粘结剂的特性。

简单的粘合模型

目前，关于锂离子电池电极中粘结剂的作用机理有多种不同的理论和假设，如点粘结模型和面粘结模型。在这些理论中，HERNANDEZ 等人提出的模型。可以大致描述粘结剂在锂离子电池中的作用，为粘结剂的表征方法提供参考。 HERNANDEZ认为，电极中活性物质颗粒之间的粘结剂以及活性物质颗粒和集流体界面处的粘结剂对于承受和传递电极上的应力起着主要作用。电极的机械性能取决于粘合剂对活性材料的粘附力、粘合剂对集流体的粘附力以及粘合剂的体积强度。当应力大于三个中的最小值时，电极就会被破坏。其中，粘合剂的粘合力可以用公式（1）来估算。

（1）

表示键合界面的整体键合强度； δint表示键合界面两侧键合点的密度； fh为单个键合点的键合力。基于该模型，可以认为锂离子电池电极之间主要存在三种相互作用：粘结剂与活性材料颗粒之间的相互作用、粘结剂与集流体之间的相互作用以及粘结剂分子与集流体之间的相互作用。粘合剂分子之间。通过测量这三个值并结合键合界面的总面积，可以估算出电极的机械强度。因此，粘结材料的粘结性能可分为以下三部分：粘结剂本体的力学性能、粘结剂对集流体的粘结强度、粘结剂对活性物质的粘结强度。材料。

拉伸性能

电极粘结剂的体积强度主要考虑为其拉伸性能，可以用拉伸强度、断裂伸长率、弹性模量、弹性极限等参数来描述。粘结剂材料根据拉....