粘結劑的定義及技術要求    

定義：在電極中，粘結劑是將正負極活性物質粘附在集流體上的高分子化合物。它的主要作用是粘結活性材料，并在電池生產和使用過程維持極片的機械結構和電池的電化學性能的穩定性。

技術要求：

電解液相容性：不溶于電解溶液，不與電解液發生化學反應；

電化學穩定性：在操作電壓范圍內，粘結劑不會被氧化或還原；在電池充放電過程中，不與活性材料、Li及其他物質發生副反應；

加工性能：能提供良好的漿料、極片、電池加工性能；

粘結性能：能提供足夠的粘結強度，以確保在電池生產、使用（存儲、循環）過程中，不會出現活性材料從極片上脫落失效的現象；

動力學性能：粘結劑應具有較高的鋰離子電導率；

安全性能：粘結劑至少不能惡化電池的安全性能。

粘結機理：粘接是一種界面現象，包括兩個過程：先潤濕，再產生粘結力。潤濕是粘接的先決條件。

粘結劑作用機理 

粘接是一種界面現象，包括兩個過程：先潤濕，再產生粘結力。潤濕是粘接的先決條件。

潤濕性：潤濕是液體在固體表面的均勻鋪展現象，反映了液體與固體之間的親和性。潤濕主要由表面張力引起，對液體稱為表面張力，對固體則稱為表面能。

粘結力：

化學作用粘結力：吸附理論、擴散理論、靜電理論及化學鍵理論

物理作用粘結力：機械結合理論

吸附理論：粘結劑分子通過布朗運動向被粘接物體表面移動擴散，當粘結劑與被粘物分子間距達到10埃時，便產生了分子之間的作用力，即范德華力，使得膠黏劑與被粘結物結合更加緊密。

擴散理論：適當降低粘結劑的分子量有助于提高擴散系數，改善粘接性能。

靜電理論：當金屬和非金屬材料緊密接觸時，金屬容易失去電子，而非金屬容易得到電子，這樣就在界面產生接觸電勢，形成雙電層產生靜電引力。

化學鍵理論：離子鍵力、共價鍵力、配位鍵力

機械結合理論：粘結劑在不平的被粘物表面形成的機械互鎖力。

粘結力的影響因素 

粘結力的衰減原因：

外力對粘結力的破壞：剪切、正拉、杠桿力或劈裂力、剝離力；

粘結界面消失，粘結面積減少（Substrate failure）；

粘結點被其他物質所污染與取代（Adhesion failure）；

粘結劑分子鏈被破壞（Cohesion failure）。

界面粘接的影響因素:

被粘接基材的性質 (金屬,塑料,橡膠,陶瓷等材料的表面能)；

Al（840J/m-2）、Cu（1103J/m-2）、鐵（鋼）（1800J/m-2）

被粘接界面的微觀狀況 (平面，曲面，粗糙度，被污染狀況等)；

粘結劑的不同特性:

1. 相對分子量大小及其分布：潤濕能力和內聚強度

2. 分子極性：

介電常數≥3.6以上為極性材料

2.8-3.6為弱極性材料

2.8 以下為非極性材料

SBR: 1.5-2.5

PVDF: 7.2 

PI: 3.0-4.0 

PA: 4.1

PAN：6.5

極性大的粘結劑適合粘結極性大的材料

極性小的粘結劑適合粘結極性小的材料

分子的交聯度：流動性、潤濕及擴散能力

結晶性能

化學活性

處理工藝：粘結時施加的壓力、時間、溫度，交聯劑與增粘劑的使用等；

粘接劑的使用環境：溫度, 濕度，化學環境，pH，紫外線老化等。

如何獲得最大的界面粘接力

提高被粘固體的表面能：對被粘固體表面進行處理，清洗污染物，或者表面進行化學、物理處理以提高其表面能，如對被粘材料涂底膠，表面離子處理等；

機械鉚合作用：適當增加被粘固體的表面粗糙度；

盡量獲得取得較高的粘結接觸面積

提高粘結的時間：膠需要時間流動與鋪展；

提高溫度：高溫可以促進膠的潤濕與流動；表面處理：增加被粘固體的粗糙度；

壓力：促進膠的潤濕與流動，避免界面氣泡

被粘固體比表面積過大，膠被吸附過多，起到有效粘結的膠量過少，則粘結力會相應下降

化學修飾：在被粘固體表面化學修飾上可以與粘結劑發生化學反應的官能團；

針對不同被粘結材料選用不同的粘結劑。

粘結劑評估的基本流程及評估項目