鋰離子電池主要由四個部分組成：正極、負極、隔膜和電解質。正負極中的活性物質本身沒有粘附性，無法直接制成電池極片，所以必須要先混和成漿，涂布在用于匯流的集流體金屬箔上。粘結劑在此過程中將活性物質、導電劑和集流體粘結起來，穩定固體電解質界面膜，使材料之間具有整體的連接性，從而減小電極的離子傳輸阻力，同時使極片具有良好的機械性能和加工性能。

粘結劑在鋰電池中的作用原理

根據溶劑不同，粘結劑可分為油性粘結劑和水性粘結劑。油性粘結劑一般以有機物作為溶劑，易產生安全和環境問題，故現今國內外市場廣泛采用水性粘結劑。其中CMC（羧甲基纖維素）是水性體系負極粘結劑的代表，具有極高的漿料穩定性、親水性和溶解性，在導電性能上也有不凡的表現，CMC的加入還能有效提高漿料粘度，防止沉淀。

常見的CMC-Na（羧甲基纖維素鈉）是CMC經過堿化、醚化、中和、洗滌等工藝制成的，當用于鋰電池負極粘結劑時，在長時間充放電情況下容易造成龜裂，部分產品已體現出充放電時效率和壽命下降快的特征。并且在電池脫嵌鋰離子的過程中，電荷易激活CMC-Na發生電離，電離出的鈉離子可能會與正極材料或電解液中的鋰離子發生交換反應，出現明顯的析鋰現象，長此以往，析出的鋰枝晶刺穿隔膜，造成短路，影響使用安全性。因此，重慶理工大學的邱磊教授提出制備分子結構相同的CMC-Li（羧甲基纖維素鋰）作為新型粘結劑。

CMC-Na的合成原理

CMC-Li以水為分散劑，電極材料顆粒分布均勻，結合力和流變性能好。用鋰鹽代替鈉鹽，能額外給電池提供鋰離子，在環保的同時還能起到補鋰的作用。此外，CMC-Li作為離子型聚合物，本身也具有結合和電離出鋰離子的能力，與CMC-Na相比，既額外增加了正負極之間鋰離子脫嵌數量，提高電池的比容量，又能提升電池的循環效率，縮短正負極之間鋰離子運動的路徑。

邱磊教授的團隊采用淤漿法在異丙醇溶液中合成CMC-Li，并與CMC-Na進行懸浮、分散、耐電解液和電化學性能的對比研究，證實了CMC-Li比CMC-Na具有更好的電化學性能，它提高了電極的壓實密度、吸液速率和吸液量，減少極化現象，降低10%左右的內阻，使充放電比容量提高約1%，首次充放電效率提高約2%，循環壽命延長約12%，體現出非常優秀的補鋰效果。

羧甲基纖維素鋰（圖源：綠能纖材）

“2023全國新能源粉體材料暨鈉離子電池產業創新發展論壇”將在7月24-26日于成都舉辦，屆時邱磊教授將詳細介紹他們對CMC-Li的性能研究，報告內容包括：

1）市場概述

2）工藝特色

3）產品性能優勢及對比分析

4）團隊介紹

5）產品介紹

報告人簡介

邱磊，重慶理工大學化學化工學院碩士生導師，綠能纖材（重慶）科技有限公司創始人。博士畢業于北京理工大學材料學院，研究領域：天然高分子纖維素材料的合成和應用研究、新能源鋰電池高分子粘結劑材料的合成應用研究、水性涂料化工工藝配方研究。近五年內發表第一作者已出版論文20多篇，其中英文文章：SCI 12篇（影響因子IF總和接近90,一區3篇，二區5篇，本專業方向的top期刊8篇，其他3篇）、EI 2篇、核心2篇，其他8篇，論文引用達240多次，申請發明專利5篇，授權2篇。被邀請作為多個SCI國際期刊雜志的兼職審稿人, 比如：nano letters, carbohydrate polymer, Ionics, Journal of applied polymer science, polymer testing，RSC advances, Energy & Fuels, Polymer Composites等

成都新能源論壇會務組

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