锂离子电池之制备电极片的材料

制备电极片需要材料主要包括：正负极材料、导电剂、粘结剂、正负极集流体。

图片来源：学堂在线《锂离子电池材料与技术》 1、正负极材料

实验室用正负极材料可以自主制备，也可以采购。正负极材料一般为粉末状，颗粒尺寸不宜过大，以便于均匀涂布（根据百度百科理解：将糊状聚合物、熔融态聚合物或聚合物溶液涂于纸、布、塑料薄膜上制得复合材料（膜）的方法）。一般情况下，正负极材料粉体粒径尺寸为微米级别，Dmax（最大直径）控制在30um以内。

如果出现粉体团聚的现象，可将正负极材料经过研磨与过筛后再使用。

2、导电剂

导电剂的主要作用是在电极片中构建电子连通网络，使正负极活性材料与集流体导通。充放电过程中，尤其在正负极材料发生氧化还原反应时，实现活性材料与集流体之间电荷转移和电子定向传输的功能。

实验室常用的导电剂为碳基导电剂。包括零维点状导电碳材料（如乙炔黑、导电炭黑等）、一维线状导电碳材料（如：碳纳米管、碳纳米纤维等）、二维面状导电碳材料（如石墨烯、导电石墨等）。综合考虑成本、导电性、分散加工性等因素，导电炭黑成为目前使用最广泛的导电剂。

图片来源：学堂在线《锂离子电池材料与技术》 3、粘结剂

粘结剂的主要功能是将正负极活性材料、导电材料（个人理解：导电剂）、集流体粘接在一起。

虽然粘结剂没有容量（个人理解：不提升电池的电容量）且在电池中占比较少，但其对正负极片的力学性能、结构稳定性、电化学性能等具有影响。

根据溶剂（个人理解：粘结剂的溶剂）的类型，目前广泛应用的粘结剂主要分类为油系（N-甲基吡咯（bǐ luò）烷酮，也称为NMP）、水系两类。

图片来源：学堂在线《锂离子电池材料与技术》 （1）油系粘结剂

油系粘结剂以聚偏氟乙烯（PVDF）为主（个人理解：聚偏氟乙烯是溶质），耐腐蚀能力强，高电压下结构稳定，主要用于正极材料配方中使用。

NMP作为一种有机溶剂，易挥发，且溶解性强，较适用于对水分敏感的正极材料。在工业大规模生产中，通常将NMP蒸发后回收再利用。

（2）水系粘结剂

为了降低溶剂与回收设备等成本，负极浆料（个人理解：粘结剂）溶剂一般为去离子水。水系粘结剂材料（个人理解：溶质）主要分为两类：丁苯橡胶乳液、聚丙烯类聚合物。

为了调节浆料粘度，提高浆料稳定性而改善沉降，一般会使用羧甲基纤维素钠（CMC）作为增稠剂，搭配丁苯橡胶或聚丙烯腈粘结剂一起使用。

4、集流体

集流体不仅具有承载活性物质的作用，而且可以将电池活性物质产生的电流汇集，以形成较大的电流对外输出。

锂离子电池的正极集流体为铝箔，负极集流体为铜箔。如果选择一面光滑、一面粗糙的箔材，应在粗糙的一面涂布，以增加集流体与正负极材料之间的结合力。

图片来源：学堂在线《锂离子电池材料与技术》 理想的集流体应满足以下五个条件：

（1）高导电率。良好的导电率有利于电子的传输，提高锂离子电池的比容量（克容量）和倍率性能。

（2）高稳定性。集流体电化学性能稳定，不与活性物质、粘结剂、电解液的等发生反应。

（3）结合性强。集流体与活性物质、粘结剂等兼容性好，结合性能强，具有较高的粘结强度。

（4）成本低廉。成本低、易于获取，可以广泛用于生产制造。

（5）柔韧轻薄。质量轻、厚度较薄的集流体可提高锂离子电池的比容量。

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审核编辑 ：李倩