中化藍(lán)天電池級(jí)PVDF技術(shù)國(guó)際領(lǐng)先
4月20日，由中化藍(lán)天集團(tuán)有限公司牽頭完成的“鋰離子電池用高性能聚偏氟乙烯(PVDF)研制及產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目”通過(guò)了中國(guó)石油和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會(huì)組織的科技成果鑒定。由多名院士專家組成的鑒定委員會(huì)一致認(rèn)為，該項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的適用于鋰離子電池體系黏結(jié)劑用PVDF樹(shù)脂系列產(chǎn)品，是引領(lǐng)國(guó)產(chǎn)PVDF樹(shù)脂性能提升及產(chǎn)業(yè)升級(jí)的標(biāo)志性產(chǎn)品，項(xiàng)目整體技術(shù)水平處于國(guó)際領(lǐng)先。
鋰電黏結(jié)劑PVDF是鋰電池的核心輔材，尤其是作為正極黏結(jié)劑短期內(nèi)并沒(méi)有替代品，其性能優(yōu)劣直接影響電池的各項(xiàng)電化學(xué)性能，是鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的關(guān)鍵材料之一。近年來(lái)，新能源產(chǎn)業(yè)處于快速發(fā)展態(tài)勢(shì)，黏結(jié)劑PVDF需求高速增長(zhǎng)。但鋰電池對(duì)黏結(jié)劑PVDF的黏結(jié)力、溶液黏度、耐堿性和溶解速率等性能要求極為苛刻，此前僅有少數(shù)幾家國(guó)外企業(yè)的PVDF能通過(guò)電池廠商的量產(chǎn)驗(yàn)證，導(dǎo)致應(yīng)用于鋰電池黏結(jié)劑的PVDF產(chǎn)能缺口較大，嚴(yán)重制約國(guó)內(nèi)新能源行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。
2012年，中化藍(lán)天開(kāi)始布局鋰離子電池高性能PVDF產(chǎn)品研發(fā)。經(jīng)過(guò)前期技術(shù)積累，中化藍(lán)天與鋰電池行業(yè)頭部企業(yè)緊密合作，開(kāi)發(fā)出適用于鋰電池的黏結(jié)劑PVDF樹(shù)脂，提升了鋰電池的應(yīng)用性能和產(chǎn)品質(zhì)量。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)聚焦專用樹(shù)脂產(chǎn)品的特性、技術(shù)難點(diǎn)和痛點(diǎn)，從材料分子設(shè)計(jì)和聚合機(jī)理研究入手，在PVDF分子鏈中引入了特定官能團(tuán)結(jié)構(gòu)的極性共聚單體，解決了PVDF黏結(jié)力不足、耐堿性差的難題。
同時(shí)，他們通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)控聚合過(guò)程改善了樹(shù)脂的微觀結(jié)構(gòu)、顆粒形貌和產(chǎn)品的一致性，陸續(xù)開(kāi)發(fā)了8個(gè)系列產(chǎn)品牌號(hào)PVDF樹(shù)脂，適用于磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰以及三元鋰離子電池體系的黏結(jié)劑，覆蓋目前市場(chǎng)上的主流正極材料體系，應(yīng)用范圍廣。鑒定意見(jiàn)顯示，該類產(chǎn)品在黏結(jié)性、耐堿性、溶解性和漿料穩(wěn)定性等關(guān)鍵指標(biāo)方面均優(yōu)于國(guó)外同類產(chǎn)品。
此外，該項(xiàng)目申請(qǐng)中國(guó)發(fā)明專利15件，已獲授權(quán)7件，并于2020年建成5000噸/年高性能PVDF生產(chǎn)線。
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PVDF是一種熱塑性含氟聚合物，同時(shí)具有通用樹(shù)脂和氟樹(shù)脂的特性，已經(jīng)成為氟樹(shù)脂中除聚四氟乙烯(PTFE)外適用范圍最廣的第二大品種。近年來(lái)，隨著新能源行業(yè)的快速發(fā)展，PVDF電池級(jí)應(yīng)用占比快速擴(kuò)張。
采用PVDF黏結(jié)劑的鋰離子電池，黏結(jié)劑添加量少，對(duì)活性物質(zhì)和集流體之間有較強(qiáng)的黏結(jié)力，在漿料介質(zhì)中分散性能好，能將活性物質(zhì)均勻凃布在集流體上、在電解液中溶脹率低、在較寬的電壓范圍內(nèi)電化學(xué)穩(wěn)定性高，且易于電極涂覆。基于電池對(duì)黏結(jié)劑材料性能的特殊要求，科學(xué)家經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)研究和應(yīng)用驗(yàn)證，最終才選擇確定用PVDF做黏結(jié)劑，目前沒(méi)有其他合適的替代材料。