索爾維已經(jīng)利用其在氟化學(xué)和聚合技術(shù)的專業(yè)知識(shí)優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)新一代的氟聚合物，即 Solef® 5130。這種高性能含氟聚合物是為作為粘合劑而設(shè)計(jì)的，特別針對(duì)必須在電池工作期間確保其佳性能的高要求應(yīng)用而定制。

因此，新型 Solef® 5130 結(jié)合了高分子量的影響和分布在聚合物鏈中的極性官能團(tuán)的優(yōu)勢(shì)。聚合物、活性材料和金屬集電器當(dāng)中的得到增強(qiáng)的分子間相互作用，可帶來電解液中粘合力和耐化學(xué)性能的提升。這些影響可轉(zhuǎn)化為汽車行業(yè)電池所需的更高的能量密度、更好的動(dòng)力性能和更長(zhǎng)的使用壽命。

聚合物結(jié)合各種不同的活性材料進(jìn)行了測(cè)試。尤其是新型氧化物，將其用于大型電池應(yīng)用的吸引力日益增強(qiáng)，石墨被考慮用于陽極就是這種情況。電極在標(biāo)準(zhǔn)條件下通過 NMP 溶液制備，涂覆在鋁箔上，在 130°C 下的烘箱中干燥。然后根據(jù) ASTM D903 提供剝離試驗(yàn)檢測(cè)粘合效果。與具有高 MW 的PVDF 標(biāo)準(zhǔn)均聚物相比，在各種情況下，Solef® 5130 都顯示出了更優(yōu)越的粘合特性。

因此，可以大大降低粘結(jié)劑用量，以能夠獲得更高的能量密度以及更低的內(nèi)部阻力。在一件實(shí)例中記錄了以 LiFePO4 作為活性材料，減少粘結(jié)劑含量。

增強(qiáng)的分子間相互作用

與電極的粘合

與 LiFePO4 陰極的粘合

PVDF 標(biāo)準(zhǔn)牌號(hào)，如 Solef® 6020，在用戶應(yīng)用中作為陰極和陽極間的粘合劑可提供穩(wěn)定的性能，這一點(diǎn)已在市場(chǎng)上得到公認(rèn)。

對(duì)于汽車行業(yè)，有必要保證更高的性能，特別是對(duì)于電動(dòng)車輛（EV）的深度放電；而對(duì)于混合動(dòng)力電動(dòng)車輛（HEV），則要求在短時(shí)間高流速下的穩(wěn)定以及淺度放電。

在高能應(yīng)用中降低粘合劑用量時(shí)，Solef® 5130 的各項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)可能就會(huì)體現(xiàn)出來：不僅具有更高的容量，而且使用壽命更長(zhǎng)。

可以注意到，在粘合劑用量較低的情況下，初始容量提高 5% 以上。在這一測(cè)試中，50 次循環(huán)之后，這項(xiàng)比例大幅上升。

當(dāng)需要高功率性能，Solef® 5130 在經(jīng)歷一段時(shí)間之后仍能提供更穩(wěn)定的性能。以下顯示了憑借新型聚合物提高使用壽命的一個(gè)實(shí)例。

電極和紐扣電池

能量應(yīng)用的循環(huán)壽命

紐扣電池試樣 1C 上的恒電流充放電循環(huán)，2.5 – 4.0 V；80 % DoD at RT；電極組分：PVDF 粘合劑，10 % super P，LiFePO4；放電容量按電極重量統(tǒng)一衡量

能量應(yīng)用的循環(huán)壽命

紐扣電池試樣 2C 上的恒電流充放電循環(huán)，2.5 – 4.0 V；40 % DoD at RT；電極組分：8 % PVDF 粘合劑，10 % super P，82 % LiFePO4；循環(huán)壽命：當(dāng)電池容量?jī)H為初始容量 80% 時(shí)的循環(huán)次數(shù)

循環(huán)之后的阻抗

Solef® 5130 如何保證其持續(xù)的高性能？

與長(zhǎng)期穩(wěn)定性相關(guān)的一個(gè)重要方面，是在鋰離子電池腐蝕性環(huán)境中的耐化學(xué)性，其中包含有機(jī)碳酸鹽和鋰鹽。尤其在高溫下，Solef® 5130 吸收的重量極低，參見以下記述。分子量在決定這一特性方面起著至關(guān)重要的作用。

在惡劣條件下取得粘合特性上的突破，與聚合物的化學(xué)性質(zhì)密切相關(guān)。為證明這一點(diǎn)，對(duì)在電解液中浸泡后的穩(wěn)定性進(jìn)行了測(cè)試。采用各中不同的均聚物 PVDF 和 Solef® 5130 粘合劑用量制備的陰極，在90°C下，在電解液混合物（EC/DMC 1:1）中浸泡 5 天。通過比較測(cè)試前后存留在金屬集電器上的活性物質(zhì)重量，可測(cè)出浸泡后的電極電阻。

雖然測(cè)試條件（無約束的電極膜浸泡于過量的電解質(zhì)）比在實(shí)際電池的狀況更惡劣，它仍可作為粘合劑穩(wěn)定性的衡量指標(biāo)。Solef® 5130 展現(xiàn)了優(yōu)異的性能，可確保電池長(zhǎng)期穩(wěn)定，其它粘合劑牌號(hào)則無法做到這一點(diǎn)。

陰極 – LiCoO2 – 活性材料

電解質(zhì)浸泡條件下的粘合劑穩(wěn)定性 
鈕扣電池在 85 °C 下處理 2 天