電極粘結劑是鋰離子電池中重要的輔助功能材料之一，雖然本身沒有容量，在電池中所占的比重也很小，但卻是整個電極的力學性能的主要來源，對電極的生產工藝和電池的電化學性能有著重要的影響。

鋰離子電池粘結劑是一種高分子化合物，主要作用是連接電極活性物質、導電劑和電極集流體，使它們之間具有整體的連接性，從而減小電極的阻抗，同時使電極片具有良好的機械性能和可加工性能。

鋰電池結構示意圖

理想的鋰離子電池電極粘結劑

應該具有以下性能：

● 良好的溶解性，溶解速度快，溶解度高；

● 溶劑安全、環保、無毒，以水為溶劑最佳；

● 分子量大，粘結劑用量小；

● 粘度適中，便于勻漿和維持漿料穩定；

● 粘接力強，制備的電極剝離強度大；

● 電化學性質穩定，在工作電壓內不發生氧化還原反應；

● 耐電解液腐蝕；

● 具有一定柔韌性，能耐受電極的彎曲和活性物質顆粒的體積變化；

● 導電性和導鋰離子能力好；

● 來源廣泛、成本低廉。

常用的膠粘劑材料及性能特點如下表所示：

鋰電池電極粘結劑相關測試

簡易黏接模型

目前對于黏結劑在鋰離子電池電極當中的作用機理有多種不同的理論和假說，比如點黏接模型和面黏接模型。在這些理論當中，HERNANDEZ等提出的模型可以用于粗略地對黏結劑在鋰離子電池中的作用進行描述，為黏結劑的表征方法提供參考。

拉伸性能

電極黏結劑的本體強度主要考慮的是其拉伸性能，可以使用拉伸強度、斷裂伸長率、彈性模量、彈性極限等參數來描述。

黏接強度

黏接強度是黏結劑最為核心的性能，可以使用對接接頭拉伸強度和拉伸剪切強度來表示。

剝離強度

剝離強度是當外部應力集中作用在黏接處邊緣，黏接面被逐步剝離時，單位長度的黏接邊緣所能夠承受的作用力大小，以kN/m表示，實際應用中也使用N/cm表示，1 kN/m = 10 N/cm。不同于黏接強度測試需要使用塊狀的被黏物制備試樣進行測試，剝離強度測試可以直接使用電極作為試樣，其制樣方式更為簡單，也更能反映電極的真實粘接狀況。

黏結劑的基本物化性質

黏結劑的基本物化性質包括固含量、密度、黏度、pH值等參數，建議直接應用膠黏劑的相關國家標準進行測試。固含量是液態黏結劑的基本產品參數之一，勻漿前計算黏結劑的投料量時需要使用此參數。

漿料的流變特性

漿料的流變特性對于涂布工藝的影響十分關鍵，使用流變特性不符合要求的漿料進行涂布，可能會出現濕膜流動、電極厚度不均、電極表面有流痕、表面粗糙等質量問題。因此需要特別關注電極的流變特性，尤其是漿料的黏度、抗流動性和自流平性能等性能。黏度可以按照黏結劑黏度的測試方法，選擇適當量程的設備進行測試。漿料的抗流動性是漿料在涂布后保持原有位置而不流動的能力。

電極和電極涂層

除了影響漿料的流變特性，電極黏結劑還決定了電極的諸多特性，比如電極涂層的附著力、電極的柔韌性、表面硬度、耐溶劑性能等。電極涂層的附著力測試可以參考GB/T1720—1979進行，使用銳利的針尖，在一定的壓力下在涂層表面繪制圓滾線，根據涂層剝落的程度來對涂層的附著力進行分級。附著力測試的結果與剝離強度所代表的含義相近，但卻更為直觀。

導電性

通常而言，電極制作的過程當中會添加導電劑以增強電極內部的導電性，對電極黏結劑沒有導電性的特別要求。但如果電極黏結劑具有一定的導電性，則可以減少電池內阻，有利于電池倍率性能的提高。

環保要求

除了規定了黏結劑常見性能的測試方法，國家標準還規定了黏結劑當中揮發性有機物含量（VOC）和可溶性重金屬含量的限值與檢測方法。揮發性有機物是指黏結劑產品總重扣除固含量、水分、豁免化合物（丙酮、乙酸甲酯）之后的含量，目前國標當中并無專門針對鋰離子電池黏結劑類別的VOC限量標準。可溶性重金屬的檢測主要是針對對環境危害較大的鉛、鉻、鎘、鋇、汞、砷、 硒、銻等元素，檢測方法為石墨爐吸收光譜法和氫化物原子熒光光譜法。

雖然已有較多粘結劑、涂料和顏料的測試標準可供鋰離子電池電極粘結劑參考，但電極粘結劑所特別要求的一些性能，如溶脹率、溶解速率、電化學穩定性、氯離子和硫酸根離子的含量、漿料均一性和穩定性等性能還缺少測試標準。

目前鋰離子電極粘結劑測試的部分術語還將進行規范和統一，部分膠粘劑和涂料的測試方法也還需要進行適當的調整才能更好地適用于鋰離子電池粘結劑的檢測。