锂离子电池中粘接剂的选择
在锂电池制造中，粘接剂是确保电极结构完整性的关键材料，通常为有机高分子聚合物（如正极常用含氟聚合物，负极常用羧甲基纤维素钠（CMC）与丁苯橡胶（SBR）乳液组合）。
粘接剂的核心作用与平衡点
- 粘接强度：电池循环过程中，锂离子脱嵌/嵌入导致电极材料体积变化。粘接强度不足会引发活性物质脱落，严重损害循环寿命。因此，必须保证足够的粘接力。
- 用量控制：粘接剂本身不导电。过量使用会增加电极固相阻抗和内阻，降低电池倍率与功率性能。因此，在满足粘接强度前提下，应尽可能减少其用量。
负极粘接剂体系：CMC与SBR协同应用
工业界普遍采用CMC与SBR组合作为负极粘接剂，这是长期实践验证的有效方案。其必要性基于以下原因：
1. 单一CMC的局限性：某些纤维素类或聚丙烯酸类粘接剂（如CMC、海藻酸钠、PAA）可在特定条件下单独使用，例如：极片较薄、无需辊压或对压实密度要求不高时。然而，在追求高能量密度的石墨负极中，必须进行高压辊压以达到高压实密度。此时，单一CMC因脆性大，辊压后结构易坍塌，导致极片掉粉严重，无法满足要求。
2. 单一SBR的缺陷：SBR乳液缺乏分散功能，难以单独制备均匀浆料。此外，SBR用量过高时，在电解液中易发生溶胀，影响电池性能。
3. CMC+SBR的协同优势
- CMC的作用：石墨具有疏水性，难以在水中分散。CMC作为高效分散剂，能促进石墨和导电剂的均匀分散。同时，CMC溶于水形成凝胶结构，显著增加浆料粘度（增稠作用）。这在大规模涂布中至关重要：凝胶结构既能锁住水分维持流变性，又能增强浆料稳定性，有效防止固体颗粒沉降，保证浆料均匀性和生产连续性。
- SBR的作用：SBR乳液具有良好的水溶性和柔韧性，提供优异的粘接力。其引入弥补了CMC的脆性，使高压辊压后的极片仍能保持高粘接强度，有效防止掉粉。
结论
负极粘接剂选择需兼顾粘接强度、导电性、工艺适应性和成本。CMC与SBR的组合体系，通过发挥各自优势（CMC的分散增稠与SBR的柔性粘接），成功解决了高压实石墨负极的浆料制备、涂布稳定性及辊压后结构完整性问题，成为工业实践中的优选方案。核心原则是在保证电极机械完整性的前提下，精确控制粘接剂用量以优化电化学性能。
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