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需求背景

粘结剂是锂二次电池电极中的非活性物质，是必不可少的关键材料之一，主要功能是将电极活性物质、导电剂和集流体粘结在一起，使电极活性物质间在保持一定孔隙率的前提下具有整体的连接性，同时也把电极材料牢固地固定在集流体上，避免活性物质颗粒在电池充、放电过程中脱落，降低集流体与电极材料间的阻抗。目前锂二次电池粘合剂主要包括水性和油性两大类，下面着重介绍水性粘合剂。商品化的油性粘合剂主要是聚偏氟乙烯(PVDF)，其粘结作用力主要是范德华力，但这类粘结剂的化学和电化学稳定性及热稳定性好，但需要使用有机溶剂作为分散剂，对环境有一定的污染且价格昂贵，主要应用于锂离子电池正极材料及锂硫电池正极材料。

需解决的主要技术难题

1. 对所制备的水性PAA粘结剂用于制备锂离子电池

2. 测试所制备的水性PAA粘结剂离子电导率、电化学窗口、浆料稳定性、剥离强度等

3. 评价水性PAA粘结剂对锂电池的性能的影响；测试首效、容量保留率、循环伏安、高温保存特性、高温循环特性、低温输出特性等

4. 对水性PAA在电池中出现的失效或部分指标不达标产生的原因进行分析，指导水性PAA粘结剂的配方和工艺优化。

期望实现的主要技术目标

将水性聚丙烯酸（PAA）粘结剂用作锂电池正负极电池粘结剂，并对其电化学性能、粘结剂在充放电过程中的失效等进行测试及分析。

1. 对所制备的水性PAA粘结剂用于制备锂离子电池

2. 测试所制备的水性PAA粘结剂离子电导率、电化学窗口、浆料稳定性、剥离强度等

3. 评价水性PAA粘结剂对锂电池的性能的影响；测试首效、容量保留率、循环伏安、高温保存特性、高温循环特性、低温输出特性等

4. 对水性PAA在电池中出现的失效或部分指标不达标产生的原因进行分析，指导水性PAA粘结剂的配方和工艺优化。

需求解析

解析单位：“科创中国”纳米技术专业科技服务团（上海市纳米科技与产业发展促进中心） 解析时间：2023-11-21

李小丽

上海市纳米科技与产业发展促进中心

研究员

综合评价

粘结剂是一种重要的非活性材料，它在电池成本中仅占１％，但是却起到了重要的作用。传统的油性粘结剂具有较好的结合能力和电化学稳定性，但其在使用的过程中需配合有毒溶剂，易产生安全和环境问题。而且仅靠范德华力作为粘结力，在长循环过程中活性物质可能会从集流体铝箔上剥落，严重影响电池寿命。新型的水性粘结剂如聚丙烯酸等都具有丰富的基团，能和活性物质、集流体等形成氢键，进而提高离子电导率。 开发水性聚丙烯酸锂电池粘结剂，建议将所制备的水性PAA粘结剂用于制备锂离子电池，测试所制备的水性PAA粘结剂离子电导率、电化学窗口、浆料稳定性、剥离强度等，随后评价水性PAA粘结剂对锂电池的性能的影响，对水性PAA在电池中出现的失效或部分指标不达标产生的原因进行分析。该技术开发成功能为锂电池粘结剂行业带来突破性应用价值。

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