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大環(huán)交聯(lián)CMC CT系列

產(chǎn)品詳情

開發(fā)背景：

鋰離子電池負(fù)石墨、硅碳在充電過程中嵌入鋰離子，體積膨脹，若無法束縛抑制，會(huì)產(chǎn)生裂紋或碎顆粒極，造成負(fù)極極片厚度增大。主材顆粒破碎，不斷消耗電解液重構(gòu)SEI膜，SEI膜過厚造成內(nèi)阻增大，同時(shí)降低了主材與導(dǎo)電劑的接觸，惡化循環(huán)性能，帶來析鋰等風(fēng)險(xiǎn)。因此急需粘接良好，彈性好的粘接劑來束縛石墨（硅碳）膨脹。

思路設(shè)計(jì)：

常規(guī)的CMC粘接劑同時(shí)作為負(fù)極主主材分散劑，搭配SBR/PAA。但是CMC屬于線性分子，包覆石墨顆粒后，當(dāng)石墨膨脹時(shí)，CMC會(huì)發(fā)生滑移，無法有效束縛。因此，將其接枝一些環(huán)狀分子，利用環(huán)狀分子(環(huán)糊精聚合物)豐富的羥基/羧基基團(tuán)，對(duì)石墨（硅）顆粒進(jìn)行錨定，抑制其發(fā)生體積形變時(shí)的位移跟膨脹。這種三維化學(xué)鍵交聯(lián)粘結(jié)劑，更容易實(shí)現(xiàn)活性物質(zhì)顆粒的三維固定，并且通過交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)骨架內(nèi)的超分子相互作用，能更有效地進(jìn)行自修復(fù)，達(dá)到保持電極完整性的效果。

負(fù)極極片開裂一方面由于CMC的氫鍵作用力大，另一方面干燥過程中CMC的滑移造成應(yīng)力集中。交聯(lián)CMC可有效分散局域應(yīng)力，緩解極片開裂。

與此同時(shí)，硅負(fù)極配方中會(huì)添加碳納米管增加導(dǎo)電性，對(duì)硅基負(fù)極的離子擴(kuò)散和循環(huán)等性能影響巨大。已有的文獻(xiàn)表明，短碳管的壓應(yīng)力會(huì)造成針刺效應(yīng)，破壞SEI膜跟碳層，加速電解液分解，惡化DCR和循環(huán)性能。而長(zhǎng)碳管具有低壓縮應(yīng)力。本材料在分散過程中，一方面抑制硅顆粒膨脹，避免空間應(yīng)力對(duì)碳納米管的二次破壞，從而保護(hù)碳納米管保持一定的長(zhǎng)徑比，使得電芯保持良好的循環(huán)性能。另一方面，本材料也可用作碳納米管分散劑，避免碳納米管團(tuán)聚，造成負(fù)極漿料出現(xiàn)凝膠問題。

本產(chǎn)品適用于納米硅碳、硅氧、沉積硅碳等多個(gè)技術(shù)路線產(chǎn)品

產(chǎn)品參數(shù)：

CT-1采用大分子聚合物，高度聚合串聯(lián)，孔徑0.8nm 左右；

CT-2是修飾后的CMC上用酯類單體修飾，增加溶解度，同時(shí)接枝大環(huán)分子，接枝比例1:1(重點(diǎn)推薦 )

CT-3為第三代迭代產(chǎn)品，大環(huán)：CMC=1:2，可根據(jù)客戶需求定制開發(fā)

物性	CT-1	CT-2	CT-3
外觀	白色粉末	白色粉末	白色粉末
TG溫度	280℃	280℃	280℃
溶解度	40g/100g	30g/100g	31g/100g
1%粘度 mpa.s	450	400	500
密度	1.11g/cm3	1.08g/cm3	1.15g/cm3
使用方式	與石墨混合后攪拌分散即可	與石墨混合后攪拌分散即可	與石墨混合后攪拌分散即可
建議添加量	0.2%-1%	0.2%-1%	0.2%-1%

工藝驗(yàn)證：

CT-2添加量為0.2%-0.3%，可以顯著抑制硅碳負(fù)極極片反彈，反彈率可降3%以上；粘接力、內(nèi)聚力均滿足制程要求。

懸浮漿料制備：

	負(fù)極物料
組別	CT-2	CMC	Si-500(~5%Si)	導(dǎo)電炭黑	SWCNT	水溶性粘接劑	加料細(xì)節(jié)
A	/	0.60%	96.85%	0.50%	0.05%	2.00%	捏合階段加0.3%CMC，分散階段加0.3%CMC
B	0.20%	0.40%	96.85%	0.50%	0.05%	2.00%	捏合階段加0.2%CT-2+0.1%CMC，分散階段加0.3%CMC
C	0.3%	0.30%	96.85%	0.50%	0.05%	2.00%	捏合階段加0.3%CT-2，分散階段加0.3%CMC
備注	①正極為三元NCM系列 ②負(fù)極粘接劑用研一的PONE水性膠 ③ 搭配使用高粘CMC