关于SBR粘结剂　　

日期：2018-11-06 点击次数：5998

关于SBR粘结剂　　

　　　什么是SBR?

　　锂电用SBR是一种丁苯胶乳，水性粘结剂，是由苯乙烯（Styrene） 和丁二烯（Butadiene）单体以水为介质加入乳化剂引发剂等经过乳液聚合共聚生成，状态为固含量50%左右的水乳液。

　　这里有一点需要注意为什么油性的苯乙烯和丁二烯聚合体能够稳定存在于水中呢？

　　直接说机理：SBR胶乳粒子单元是一种核壳结构，壳内是共聚物分子链的交联结构，外壳是亲水性的极性基团和表面活性剂。

　　SBR是一种是一个亲水性和亲油性共存的物质。

　　-水性基团与箔材表面基团结合形成粘结力，有利于分散性和浆料稳定性

-油性链段与负极石墨相结合形成粘结力，从而达到粘结的效果

　　SBR一些重要的参数

　　-粒径

　　相同添加量，粒径小就决定了粘结剂与活性物质的接触点增多，因此可以有更高的粘结力。

　　多说一句，粒径的分布一致性也是判断SBR好坏的标准。

　　-交联度

　　分为高交联和低交联度SBR，高交联度，成膜较慢，内聚力强，伸长率低 ，而低交联正好相反。

　　- Tg温度

　　SBR玻璃化温度即由高弹态转变为玻璃态的温度，Tg高说明材料相对不耐低温，对锂电而言适当低的Tg温度有助于电池低温性能的发挥，当然这个单一的因素也不是绝对因素。

那通过什么控制Tg温度呢？前面说到的合成单体S-苯乙烯和B-丁二烯，分别叫S-硬单体,B-软单体，Tg温度分别为100℃和 -50℃，通过控制二者不同的比例来调节SBR的Tg温度。

　　吸液性能

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

　　伸长率

　　这个和SBR的弹性有关，像弹簧一样伸长之后能恢复初始状态，现在Si负极材料对此有更高的要求。

　　成膜过程

　　分为稳定态和不稳定态，如下图

　　常见的问题

　　-为什么负极浆料有飘蓝现象？

　　说明SBR在负极浆料中不稳定，这种不稳定来自于SBR本身和石墨，导电剂，CMC的亲和性，石墨等碳材料是疏水材料。这个现象会带出接下来的问题

　　-为什么负极粘辊？

　　排除其他外部因素，SBR飘蓝上浮带来的直接影响就是涂布后造成SBR的浓度分布差，料与箔材的粘接性变差，辊压时就容易粘辊。

　　-如何改善？

　　从SBR本身来说我想就是通过改变颗粒表面结构，使之与石墨或CMC更亲和。

　　从工艺上来说我们可以通过提高浆料固含量，浆料持续搅拌，注意控制涂布的烘烤温度和风量等参数来改善。

　　各位大神有什么样的经验方法也可以一起留言交流，你的这些问题是如何解决的？

　　欢迎分享，共同改善工艺。

问题：

CMC和SBR可以做为锂电池石墨负极的粘结剂大家应该都知道，但是这里CMC的作用具体是什么？增稠剂？仅仅是增稠剂吗？资料显示，CMC本身就是一款粘结性能良好的粘结剂，那为什么CMC和SBR一起作用时，CMC普遍被认为只是做增稠剂，而SBR才是粘结剂呢？这里CMC有没有起到粘结剂的作用呢？我试了下，不用SBR只用CMC做石墨的粘结剂，效果也特别好。真是不明白了。CMC和SBR一起作为石墨的粘结剂时，若要研究SBR的作用，那么是保持CMC的比例不动只变换SBR的比例，还是CMC的比例也要动？

Luofeilover 答复：

cmc和sbr在实际锂电池石墨负极负极中是相互互补，缺一不可，是工业界长期实践积累的结果。
（1）单纯使用CMC（海藻酸钠，PAA等类似）可以单独作为粘接剂，这种情况在文献报道里偏多，可以单独使用的条件是：极片厚度较薄，不进行滚压工艺或者对极片的压实密度不高的情况下（大多数文献的情况）。
（2）在实际极片中，因为能量密度的要求，石墨极片必须滚压，而且压实密度一般大于1.6g/cm3(能量型)，这种情况下是不能单独使用CMC粘接剂的，CMC粘接剂是脆性的，滚压后结构就坍塌，极片掉粉严重，不能使用。
（3）也不能单独使用sbr作为粘接剂，因为很难制备浆料，sbr没有分散功能，同时太多的sbr也会使得极片在电解液中溶胀。
（4）CMC和SBR同时使用就可以基本解决上面提到的问题，商业化石墨材料本身是不亲水的，很难在水系中分散，使用CMC的一个作用就是作为分散剂，分散石墨和导电添加剂，另外CMC在水会形成凝胶，使得浆料变稠（增稠剂），这样如果大规模涂覆时，因为凝胶结构的存在，既能保水份又能稳定浆料，在一定时间内能够保持浆料的均匀性，有利于大规模生产；同时引入SBR，因为SBR乳液是溶于水的，SBR本身是柔性材料，具有较好的粘接性能，这样极片在高压实的情况下，极片不会掉粉，滚压后的极片粘接强度也高，