聚偏二氟乙烯〔PVDF〕是一種具有特殊物理化學性質半結晶聚合物,它于鋰電池行業中用途尤為大量,主要得益于其優秀化學穩固性、優良機械性能還有特殊壓電、熱電性質。以下是PVDF于鋰電池中用途專業文章概述:
1. PVDF基本特性
PVDF是一種外觀為乳白色半透明高分子化合物,具有優良耐化學腐蝕性、耐熱性、耐輻射性、低介電損耗。這些特性使其于鋰電池中作為關鍵材料,具有廣闊市場前景、發展潛力 。
2. PVDF于鋰電池中用途
PVDF于鋰電池中主要有兩個用途行業:作為正極粘結劑、隔膜材料。
正極粘結劑
PVDF作為正極粘結劑,其主要作用是將正負極活性物質、導電碳粘結,緩解充放電過程中體積膨脹,使活性材料、導電劑穩固分散易于涂覆。PVDF于全部正極粘結劑市場滲透率高達90%,因為其化學惰性,不會和電解質或鋰反應,因此被大量用途于鋰電池正極材料中 。
隔膜材料
PVDF還可以用作鋰電池隔膜材料,形成物理隔離層,防止正負極直接接觸、短路,確保電池安全性、穩固性。PVDF隔膜具有優良電解質浸透性、離子傳導性能,促進鋰離子于正負極之間遷移,實現電池充放電過程 。
3. PVDF工作原理
PVDF于鋰電池中作用主要體現于以下角度:
- 隔離正負極:形成物理隔離層,防止短路。
- 離子傳導:提供離子傳導通道,促進鋰離子遷移。
- 化學穩固性:耐受電解液、高溫環境,保持隔膜完整性。
- 機械強度:抵抗電池充放電過程中應力、變形 。
4. PVDF產業鏈、市場概況
PVDF產業鏈涉及從初級原料電石、螢石,到中間體R142b、VDF單體,再到PVDF聚合物聚合。PVDF產品性能存于較大差異,可分為常規級產品、鋰電級產品。鋰電級PVDF主要用于制備鋰電池正極油性粘結劑,用量雖小,但性能要求較高,市場價值也較高 。
5. PVDF改性研究
因為PVDF本身高結晶度及高不導電性也許導致鋰離子電池內阻上升,影響電化學性能,研究者們開始設計改性PVDF黏合劑。常見改性方法包括共聚法、共混法,以增強電池放電容量、充放電效率 。
6. 結論
PVDF因其特殊物理化學性質,于鋰電池行業中扮演著很大角色。隨著鋰電池技術連續進步、市場需求增長,PVDF用途前景將更加廣闊、視野無限。通過連續創新、研發,PVDF性能有望得到進一步增強,為清潔能源推廣、用途做出更大貢獻。
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