粘结剂的定义及技术要求    

定义：在电极中，粘结剂是将正负极活性物质粘附在集流体上的高分子化合物。它的主要作用是粘结活性材料，并在电池生产和使用过程维持极片的机械结构和电池的电化学性能的稳定性。

技术要求：

电解液相容性：不溶于电解溶液，不与电解液发生化学反应；

电化学稳定性：在操作电压范围内，粘结剂不会被氧化或还原；在电池充放电过程中，不与活性材料、Li及其他物质发生副反应；

加工性能：能提供良好的浆料、极片、电池加工性能；

粘结性能：能提供足够的粘结强度，以确保在电池生产、使用（存储、循环）过程中，不会出现活性材料从极片上脱落失效的现象；

动力学性能：粘结剂应具有较高的锂离子电导率；

安全性能：粘结剂至少不能恶化电池的安全性能。

粘结机理：粘接是一种界面现象，包括两个过程：先润湿，再产生粘结力。润湿是粘接的先决条件。

粘结剂作用机理 

粘接是一种界面现象，包括两个过程：先润湿，再产生粘结力。润湿是粘接的先决条件。

润湿性：润湿是液体在固体表面的均匀铺展现象，反映了液体与固体之间的亲和性。润湿主要由表面张力引起，对液体称为表面张力，对固体则称为表面能。

粘结力：

化学作用粘结力：吸附理论、扩散理论、静电理论及化学键理论

物理作用粘结力：机械结合理论

吸附理论：粘结剂分子通过布朗运动向被粘接物体表面移动扩散，当粘结剂与被粘物分子间距达到10埃时，便产生了分子之间的作用力，即范德华力，使得胶黏剂与被粘结物结合更加紧密。

扩散理论：适当降低粘结剂的分子量有助于提高扩散系数，改善粘接性能。

静电理论：当金属和非金属材料紧密接触时，金属容易失去电子，而非金属容易得到电子，这样就在界面产生接触电势，形成双电层产生静电引力。

化学键理论：离子键力、共价键力、配位键力

机械结合理论：粘结剂在不平的被粘物表面形成的机械互锁力。

粘结力的影响因素 

粘结力的衰减原因：

外力对粘结力的破坏：剪切、正拉、杠杆力或劈裂力、剥离力；

粘结界面消失，粘结面积减少（Substrate failure）；

粘结点被其他物质所污染与取代（Adhesion failure）；

粘结剂分子链被破坏（Cohesion failure）。

界面粘接的影响因素:

被粘接基材的性质 (金属,塑料,橡胶,陶瓷等材料的表面能)；

Al（840J/m-2）、Cu（1103J/m-2）、铁（钢）（1800J/m-2）

被粘接界面的微观状况 (平面，曲面，粗糙度，被污染状况等)；

粘结剂的不同特性:

1. 相对分子量大小及其分布：润湿能力和内聚强度

2. 分子极性：

介电常数≥3.6以上为极性材料

2.8-3.6为弱极性材料

2.8 以下为非极性材料

SBR: 1.5-2.5

PVDF: 7.2 

PI: 3.0-4.0 

PA: 4.1

PAN：6.5

极性大的粘结剂适合粘结极性大的材料

极性小的粘结剂适合粘结极性小的材料

分子的交联度：流动性、润湿及扩散能力

结晶性能

化学活性

处理工艺：粘结时施加的压力、时间、温度，交联剂与增粘剂的使用等；

粘接剂的使用环境：温度, 湿度，化学环境，pH，紫外线老化等。

如何获得最大的界面粘接力

提高被粘固体的表面能：对被粘固体表面进行处理，清洗污染物，或者表面进行化学、物理处理以提高其表面能，如对被粘材料涂底胶，表面离子处理等；

机械铆合作用：适当增加被粘固体的表面粗糙度；

尽量获得取得较高的粘结接触面积

提高粘结的时间：胶需要时间流动与铺展；

提高温度：高温可以促进胶的润湿与流动；表面处理：增加被粘固体的粗糙度；

压力：促进胶的润湿与流动，避免界面气泡

被粘固体比表面积过大，胶被吸附过多，起到有效粘结的胶量过少，则粘结力会相应下降

化学修饰：在被粘固体表面化学修饰上可以与粘结剂发生化学反应的官能团；

针对不同被粘结材料选用不同的粘结剂。

粘结剂评估的基本流程及评估项目