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粘结剂虽然在锂离子电池体系中占的比重很小,但它是确保正负极活性物质可以稳定附着在集流体上,构成锂离子电池体系的的关键材料之一。聚偏氟乙烯(PVDF)是目前工业上应用最广泛的粘结剂之一。然而,PVDF与电极材料的的相互作用力为范德华力,在使用的过程中,由于粘结力强度不足,随着时间的推移,容易导致电极颗粒的脱落,从而导致容量衰减,对锂离子电池的安全性能和使用寿命有很大影响。此外,PVDF在电解质中发生的体积膨胀使电极材料和集流体之间的粘结强度降低,电阻增加,对锂离子电池的整体性能造成很大隐患。本文的研究内容主要是对PVDF粘结剂的改性,提高粘结剂的粘结强度,增强集流体界面的稳定性,提高锂离子电池的的循环寿命及电化学性能。通过剥离强度测试、X射线衍射分析、充放电性能测定、X射线能谱分析、扫描电镜、接触角测定、热重分析、交流阻抗谱、循环伏安法等现代方法对材料的物理化学性能进行表征分析。主要有以下研究结果:(1)分别用KH550、KH560、KH570、KH590、KH792改性PVDF粘结剂,制备的正极浆料涂覆在铝箔集流体上的剥离强度测试结果显示,使用改性粘结剂的剥离强度都有所提高。其中KH550(添加量3%)和KH792(添加量3%)对剥离强度的提高作用最为明显,分别提高了10.7倍和12.2倍。(2)将改性PVDF粘结剂应用到探究结果表明:在2.5~4.3V电压区间、电流密度1C下,使用KH550(添加量为2μL)改性的样品首次库伦效率为81%,首次放电容量为153mAh/g;使用KH792(添加量为2μL)改性的样品首次库伦效率为83%,首次放电容量为164mAh/g。改性后的样品优于未改性的样品(首次库伦效率81%,首次放电容量147mAh/g)。在2.5~4.3V电压区间、不同倍率电流下,使用KH550(添加量为2μL)改性的样品具有最佳的表现,首次循环放电的容量分别为164mAh/g(0.2C)、160mAh/g(2C)、151mAh/g(5C)、146mAh/g(8C)和128mAh/g(20C)、159mAh/g(0.2C)。通过交流阻抗谱和循环伏安曲线分析可知,KH550改性PVDF粘结剂、KH792改性样品电池的电荷传递阻抗有所降低,氧化还原峰位差变小。(3)将优选制备的KH550改性粘结剂和KH792改性粘结剂样品通过使用P204处理制得优化KH550改性粘结剂和优化KH792改性粘结剂。研究表明,在2.5~4.3V电压区间、电流密度1C下,优化KH550改性粘结剂的首次库伦效率为85%,首次放电容量为166mAh/g;优化KH792改性粘结剂的首次库伦效率为83%,首次放电容量为164mAh/g。在2.5~4.3V电压区间、不同倍率电流下,P204优化KH550改性的样品的首次循环放电的容量分别为168mAh/g(0.2C)、163mAh/g(2C)、155mAh/g(5C)、152mAh/g(8C)、132mAh/g(20C)和165mAh/g(0.2C)。通过交流阻抗谱分析发现,优化后的KH550改性样品电荷传递阻抗降低,锂离子扩散系数变大。