Анодное связующее: основной клей для литиевой батареи

Литий-ионные аккумуляторы питают наш мир. Хотя анод хранит энергию, его эффективность во многом зависит от важнейшего компонента, который часто упускают из виду: связующего вещества анода. Понимание того, из чего сделан анод и почему связующее вещество так важно, особенно преимущества современных полиакриламидных смол (ПАА), является ключом к созданию более эффективных аккумуляторов.

Что находится внутри анода литиевой батареи?

Анод в основном состоит из:

• Графит: основной материал, хранящий ионы лития.
• Кремний: перспективный материал с высокой емкостью, но склонный к значительным изменениям объема.
• Проводящие добавки: необходимы для электрического потока.
• Анодное связующее вещество: основной клей, скрепляющий все вместе и надежно прикрепляющий к медному токосъемнику.

Почему анодное связующее вещество необходимо

Анодное связующее вещество — это не просто клей, оно выполняет важные функции:

• Механическая прочность: связывает все активные частицы и проводящие добавки в единую, прочную структуру.
• Сильная адгезия: надежно фиксирует весь электродный слой на медном токосъемнике, предотвращая опасное расслоение.
• Производственный фактор: позволяет формировать стабильную суспензию для получения гладкого, однородного покрытия в процессе производства.
• Менеджер изменения объема: Что особенно важно, он поглощает и смягчает напряжения, возникающие при расширении и сжатии материалов, таких как кремний, во время зарядки и разрядки.
• Электрическая целостность: помогает поддерживать жизненно важный электрический контакт между частицами на протяжении всего жизненного цикла батареи.

Анодное связующее ПАА: превосходит традиционный SBR/CMC

В течение многих лет стандартная система анодного связующего объединяла Бутадиен-стирольный каучук (БСК) и карбоксиметилцеллюлоза (КМЦ). Однако, Анодные связующие на основе полиакриловой кислоты (ПАА) все большее предпочтение отдается, особенно современным анодам, содержащим кремний, которые обладают определенными преимуществами:

• Непревзойденная адгезия: ПАА образует значительно более прочные химические связи как с активными материалами (графитом, кремнием), так и с медным токосъемником по сравнению с SBR/CMC. Это значительно снижает риск выхода электрода из строя из-за расслоения.
• Превосходная обработка кремния: уникальное сочетание механической прочности и эластичности полиакрилонитрильного каучука (ПАА) гораздо лучше справляется с большими изменениями объёма кремниевых частиц и сохраняет целостность электрода. Связующие SBR/CMC значительно уступают по качеству кремнию.
• Улучшенные механические свойства: ПАА обеспечивает превосходную прочность и гибкость, позволяя электроду выдерживать многократные нагрузки при вставке и извлечении лития без растрескивания.
• Повышенная стабильность: ПАА обычно демонстрирует лучшую электрохимическую стабильность в сложных условиях низкого напряжения на аноде, что приводит к потенциально более длительному сроку службы батареи.

The анодное связующее имеет основополагающее значение для производительности, безопасности и срока службы литий-ионных аккумуляторов. Хотя традиционные Связующие SBR/CMC Для работы с базовыми графитовыми анодами, стремление к более высокой плотности энергии требует использования кремния, и здесь связующие анодные материалы на основе ПАА являются блестящими. Исключительная адгезия, способность выдерживать значительные изменения объёма и надёжные механические свойства делают ПАА важнейшей технологией для создания литий-ионных аккумуляторов нового поколения повышенной ёмкости. Выбор правильного связующего анода имеет решающее значение для обеспечения электроэнергией будущего.