GB/T 22376.1—2008 鋰電池電極粘結(jié)劑的測試項目及參考標(biāo)準(zhǔn)匯總
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電極粘結(jié)劑是鋰離子電池中重要的輔助功能材料之一，雖然本身沒有容量，在電池中所占的比重也很小，但卻是整個電極的力學(xué)性能的主要來源，對電極的生產(chǎn)工藝和電池的電化學(xué)性能有著重要的影響。
鋰離子電池粘結(jié)劑是一種高分子化合物，主要作用是連接電極活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和電極集流體，使它們之間具有整體的連接性，從而減小電極的阻抗，同時使電極片具有良好的機(jī)械性能和可加工性能。
鋰電池結(jié)構(gòu)示意圖
理想的鋰離子電池電極粘結(jié)劑
應(yīng)該具有以下性能：
● 良好的溶解性，溶解速度快，溶解度高；
● 溶劑安全、環(huán)保、無毒，以水為溶劑zuijia；
● 分子量大，粘結(jié)劑用量小；
● 粘度適中，便于勻漿和維持漿料穩(wěn)定；
● 粘接力強(qiáng)，制備的電極剝離強(qiáng)度大；
● 電化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，在工作電壓內(nèi)不發(fā)生氧化還原反應(yīng)；
● 耐電解液腐蝕；
● 具有一定柔韌性，能耐受電極的彎曲和活性物質(zhì)顆粒的體積變化；
● 導(dǎo)電性和導(dǎo)鋰離子能力好；
● 來源廣泛、成本低廉。
常用的膠粘劑材料及性能特點如下表所示：
鋰電池電極粘結(jié)劑相關(guān)測試
簡易黏接模型
目前對于黏結(jié)劑在鋰離子電池電極當(dāng)中的作用機(jī)理有多種不同的理論和假說，比如點黏接模型和面黏接模型。在這些理論當(dāng)中，HERNANDEZ等提出的模型可以用于粗略地對黏結(jié)劑在鋰離子電池中的作用進(jìn)行描述，為黏結(jié)劑的表征方法提供參考。
拉伸性能
電極黏結(jié)劑的本體強(qiáng)度主要考慮的是其拉伸性能，可以使用拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長率、彈性模量、彈性極限等參數(shù)來描述。
黏接強(qiáng)度
黏接強(qiáng)度是黏結(jié)劑Zui為核心的性能，可以使用對接接頭拉伸強(qiáng)度和拉伸剪切強(qiáng)度來表示。
剝離強(qiáng)度
剝離強(qiáng)度是當(dāng)外部應(yīng)力集中作用在黏接處邊緣，黏接面被逐步剝離時，單位長度的黏接邊緣所能夠承受的作用力大小，以kN/m表示，實際應(yīng)用中也使用N/cm表示，1kN/m = 10N/cm。不同于黏接強(qiáng)度測試需要使用塊狀的被黏物制備試樣進(jìn)行測試，剝離強(qiáng)度測試可以直接使用電極作為試樣，其制樣方式更為簡單，也更能反映電極的真實粘接狀況。
黏結(jié)劑的基本物化性質(zhì)
黏結(jié)劑的基本物化性質(zhì)包括固含量、密度、黏度、pH值等參數(shù)，建議直接應(yīng)用膠黏劑的相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測試。固含量是液態(tài)黏結(jié)劑的基本產(chǎn)品參數(shù)之一，勻漿前計算黏結(jié)劑的投料量時需要使用此參數(shù)。
漿料的流變特性
漿料的流變特性對于涂布工藝的影響十分關(guān)鍵，使用流變特性不符合要求的漿料進(jìn)行涂布，可能會出現(xiàn)濕膜流動、電極厚度不均、電極表面有流痕、表面粗糙等質(zhì)量問題。因此需要特別關(guān)注電極的流變特性，尤其是漿料的黏度、抗流動性和自流平性能等性能。黏度可以按照黏結(jié)劑黏度的測試方法，選擇適當(dāng)量程的設(shè)備進(jìn)行測試。漿料的抗流動性是漿料在涂布后保持原有位置而不流動的能力。
電極和電極涂層
除了影響漿料的流變特性，電極黏結(jié)劑還決定了電極的諸多特性，比如電極涂層的附著力、電極的柔韌性、表面硬度、耐溶劑性能等。電極涂層的附著力測試可以參考GB/T1720—1979進(jìn)行，使用銳利的針尖，在一定的壓力下在涂層表面繪制圓滾線，根據(jù)涂層剝落的程度來對涂層的附著力進(jìn)行分級。附著力測試的結(jié)果與剝離強(qiáng)度所代表的含義相近，但卻更為直觀。
導(dǎo)電性
通常而言，電極制作的過程當(dāng)中會添加導(dǎo)電劑以增強(qiáng)電極內(nèi)部的導(dǎo)電性，對電極黏結(jié)劑沒有導(dǎo)電性的特別要求。但如果電極黏結(jié)劑具有一定的導(dǎo)電性，則可以減少電池內(nèi)阻，有利于電池倍率性能的提高。
環(huán)保要求
除了規(guī)定了黏結(jié)劑常見性能的測試方法，國家標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了黏結(jié)劑當(dāng)中揮發(fā)性有機(jī)物含量（VOC）和可溶性重金屬含量的限值與檢測方法。揮發(fā)性有機(jī)物是指黏結(jié)劑產(chǎn)品總重扣除固含量、水分、豁免化合物（丙酮、乙酸甲酯）之后的含量，目前國標(biāo)當(dāng)中并無專門針對鋰離子電池黏結(jié)劑類別的VOC限量標(biāo)準(zhǔn)?？扇苄灾亟饘俚臋z測主要是針對對環(huán)境危害較大的鉛、鉻、鎘、鋇、汞、砷、硒、銻等元素，檢測方法為石墨爐吸收光譜法和氫化物原子熒光光譜法。
通過國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會所提供的國家標(biāo)準(zhǔn)公開系統(tǒng)進(jìn)行查詢發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)還暫未發(fā)布專門針對鋰離子電池電極黏結(jié)劑的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)或者地方標(biāo)準(zhǔn)，僅能查詢到針對塑料、膠黏劑的通用標(biāo)準(zhǔn)，及一些可供參考的涂料和顏料標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)編號和標(biāo)準(zhǔn)名稱概括如下：
GB/T 2943—2008 膠黏劑術(shù)語
GB/T 13553—1996 膠黏劑分類
HG/T 3075—2003 膠黏劑產(chǎn)品包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸和貯存的規(guī)定
GB/T 16997—1997 膠黏劑主要破壞類型的表示法
GB/T 20740—2006 膠黏劑取樣
GB/T 2793—1995 膠黏劑不揮發(fā)物含量的測定
GB/T 13354—1992 液態(tài)膠黏劑密度的測定方法 重量杯法
GB/T 2794—2013 膠黏劑黏度的測定 單圓筒旋轉(zhuǎn)黏度計法
GB/T 14518—1993 膠黏劑的pH值測定
GB/T 7123.2—2002 膠黏劑貯存期的測定
GB/T 22376.1—2008 膠黏劑 本體試樣的制備方法 第1部分：雙組份體系
GB/T 22376.2—2008 膠黏劑 本體試樣的制備方法 第2部分：熱固化單組份體系
GB/T 13452.2—2008 色漆和清漆 漆膜厚度的測定
GB/T 1040.1—2006 塑料 拉伸性能的測定 第1部分：總則
GB/T 1040.2—2006 塑料 拉伸性能的測定 第2部分：模塑和擠塑塑料的試驗條件
GB/T 1040.3—2006 塑料 拉伸性能的測定 第3部分：薄膜和薄片的試驗條件
GB/T 30776—2014 膠黏帶拉伸強(qiáng)度與斷裂伸長率的試驗方法
GB/T 6329—1996 膠黏劑對接接頭拉伸強(qiáng)度的測定
GB/T 7124—2008 膠黏劑 拉伸剪切強(qiáng)度的測定(剛性材料對剛性材料)
GB/T 2790—1995 膠黏劑180°剝離強(qiáng)度試驗方法撓性材料對剛性材料
GB/T 7122—1996 高強(qiáng)度膠黏劑剝離強(qiáng)度的測定 浮輥法
GB/T 7123.1—2015 多組分膠黏劑可操作時間的測定
GB/T 31113—2014 膠黏劑抗流動性試驗方法
GB/T 33403—2016 膠黏劑自流平性能的試驗方法
GB/T 6739—2006 色漆和清漆鉛筆法測定漆膜硬度
GB/T 1720—1979 漆膜附著力測定法
GB/T 1731—1993 漆膜柔韌性測定法
HG/T 3857—2006 絕緣漆漆膜耐油性測定法
GB/T 33372—2016 膠黏劑揮發(fā)性有機(jī)化合物限量
GB/T 32448—2015 膠黏劑中可溶性重金屬鉛、鉻、鎘、鋇、汞、砷、硒、銻的測定
GB/T 35494.1—2017 各向同性導(dǎo)電膠黏劑試驗方法 第1部分：通用方法
HG/T 3331—2012 絕緣漆漆膜體積電阻系數(shù)和表面電阻系數(shù)測定法
在這些國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)中，有4項為膠黏劑的基礎(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)：包括膠黏劑術(shù)語，膠黏劑的分類和標(biāo)識方法，膠黏劑產(chǎn)品的包裝、標(biāo)志、運(yùn)輸和貯存規(guī)范以及膠黏劑主要破壞類型的表示方法；有26項為測試方法標(biāo)準(zhǔn)，涉及膠黏劑的取樣制樣方法、基本物性、本體拉伸強(qiáng)度、黏接性能和工藝性能的測試表征方法；Zui后還有2項安全標(biāo)準(zhǔn)，對膠黏劑當(dāng)中揮發(fā)性有機(jī)化合物和重金屬元素的含量和測試方法進(jìn)行了規(guī)定。
雖然有許多可供參考的國內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)，但卻并沒有專門針對鋰電池電極黏結(jié)劑的標(biāo)準(zhǔn)出現(xiàn)。在多方面因素影響下，鋰電池黏結(jié)劑目前還沒有出現(xiàn)得到行業(yè)廣泛認(rèn)可的測試方法和標(biāo)準(zhǔn)。
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