鋰離子電池之制備電極片的材料

制備電極片需要材料主要包括：正負(fù)極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、正負(fù)極集流體。

圖片來源：學(xué)堂在線《鋰離子電池材料與技術(shù)》 1、正負(fù)極材料

實驗室用正負(fù)極材料可以自主制備，也可以采購。正負(fù)極材料一般為粉末狀，顆粒尺寸不宜過大，以便于均勻涂布（根據(jù)百度百科理解：將糊狀聚合物、熔融態(tài)聚合物或聚合物溶液涂于紙、布、塑料薄膜上制得復(fù)合材料（膜）的方法）。一般情況下，正負(fù)極材料粉體粒徑尺寸為微米級別，Dmax（最大直徑）控制在30um以內(nèi)。

如果出現(xiàn)粉體團聚的現(xiàn)象，可將正負(fù)極材料經(jīng)過研磨與過篩后再使用。

2、導(dǎo)電劑

導(dǎo)電劑的主要作用是在電極片中構(gòu)建電子連通網(wǎng)絡(luò)，使正負(fù)極活性材料與集流體導(dǎo)通。充放電過程中，尤其在正負(fù)極材料發(fā)生氧化還原反應(yīng)時，實現(xiàn)活性材料與集流體之間電荷轉(zhuǎn)移和電子定向傳輸?shù)墓δ堋?/p>

實驗室常用的導(dǎo)電劑為碳基導(dǎo)電劑。包括零維點狀導(dǎo)電碳材料（如乙炔黑、導(dǎo)電炭黑等）、一維線狀導(dǎo)電碳材料（如：碳納米管、碳納米纖維等）、二維面狀導(dǎo)電碳材料（如石墨烯、導(dǎo)電石墨等）。綜合考慮成本、導(dǎo)電性、分散加工性等因素，導(dǎo)電炭黑成為目前使用最廣泛的導(dǎo)電劑。

圖片來源：學(xué)堂在線《鋰離子電池材料與技術(shù)》 3、粘結(jié)劑

粘結(jié)劑的主要功能是將正負(fù)極活性材料、導(dǎo)電材料（個人理解：導(dǎo)電劑）、集流體粘接在一起。

雖然粘結(jié)劑沒有容量（個人理解：不提升電池的電容量）且在電池中占比較少，但其對正負(fù)極片的力學(xué)性能、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、電化學(xué)性能等具有影響。

根據(jù)溶劑（個人理解：粘結(jié)劑的溶劑）的類型，目前廣泛應(yīng)用的粘結(jié)劑主要分類為油系（N-甲基吡咯（bǐ luò）烷酮，也稱為NMP）、水系兩類。

圖片來源：學(xué)堂在線《鋰離子電池材料與技術(shù)》 （1）油系粘結(jié)劑

油系粘結(jié)劑以聚偏氟乙烯（PVDF）為主（個人理解：聚偏氟乙烯是溶質(zhì)），耐腐蝕能力強，高電壓下結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，主要用于正極材料配方中使用。

NMP作為一種有機溶劑，易揮發(fā)，且溶解性強，較適用于對水分敏感的正極材料。在工業(yè)大規(guī)模生產(chǎn)中，通常將NMP蒸發(fā)后回收再利用。

（2）水系粘結(jié)劑

為了降低溶劑與回收設(shè)備等成本，負(fù)極漿料（個人理解：粘結(jié)劑）溶劑一般為去離子水。水系粘結(jié)劑材料（個人理解：溶質(zhì)）主要分為兩類：丁苯橡膠乳液、聚丙烯類聚合物。

為了調(diào)節(jié)漿料粘度，提高漿料穩(wěn)定性而改善沉降，一般會使用羧甲基纖維素鈉（CMC）作為增稠劑，搭配丁苯橡膠或聚丙烯腈粘結(jié)劑一起使用。

4、集流體

集流體不僅具有承載活性物質(zhì)的作用，而且可以將電池活性物質(zhì)產(chǎn)生的電流匯集，以形成較大的電流對外輸出。

鋰離子電池的正極集流體為鋁箔，負(fù)極集流體為銅箔。如果選擇一面光滑、一面粗糙的箔材，應(yīng)在粗糙的一面涂布，以增加集流體與正負(fù)極材料之間的結(jié)合力。

圖片來源：學(xué)堂在線《鋰離子電池材料與技術(shù)》 理想的集流體應(yīng)滿足以下五個條件：

（1）高導(dǎo)電率。良好的導(dǎo)電率有利于電子的傳輸，提高鋰離子電池的比容量（克容量）和倍率性能。

（2）高穩(wěn)定性。集流體電化學(xué)性能穩(wěn)定，不與活性物質(zhì)、粘結(jié)劑、電解液的等發(fā)生反應(yīng)。

（3）結(jié)合性強。集流體與活性物質(zhì)、粘結(jié)劑等兼容性好，結(jié)合性能強，具有較高的粘結(jié)強度。

（4）成本低廉。成本低、易于獲取，可以廣泛用于生產(chǎn)制造。

（5）柔韌輕薄。質(zhì)量輕、厚度較薄的集流體可提高鋰離子電池的比容量。

圖片來源：學(xué)堂在線《鋰離子電池材料與技術(shù)》

審核編輯 ：李倩