续航寿命是3C领域锂离子电池的核心挑战,而电池技术发展,特别取决于硅碳负极材料及其匹配的关键高分子粘结材料的颠覆性、革命性突破,近年来基于硅碳新型负极材料的应用,使得电池的续航能力大幅提升,但随着硅碳负极添加量的持续提升,循环过程中体积膨胀大,导致电池循环性能大幅下降。
 
深圳市研一新材料有限责任公司(以下简称“研一”)通过自主研发,成功攻克了这一技术壁垒,开发出一种特殊结构,完全不同于现有粘结剂体系的全新一代粘结剂JONE,其在电解液严苛环境下具有耐久性和高强韧性,开启高硅/纯硅负极电池的量产化应用新时代。
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1 背景:硅负极粘结剂的技术困境

目前,硅基负极粘结剂市场处于“传统体系主导,新型体系探索”的初级阶段。当前初步规模化应用的粘结剂,主要采用改良的传统体系,如“CMC+SBR”“PAA基粘结剂,应用于硅氧(SiOx)或低含量硅碳复合材料中。这些材料对循环寿命要求相对较低(通常300-500周),现有粘结剂尚可满足。

但当面对高硅(硅含量>50%)或纯硅负极时,均暴露其局限性:PAA类高分子强度高而柔韧性差,SBR柔韧性高但强度很低,两者由于极性相差很大,在高硅碳添加量或纯硅碳负极配合使用时无法达到良好的协同作用,而无法达成抑制膨胀,提升循环寿命

研一JONE新型粘结剂通过独特的分子结构设计,兼具高强度与高柔韧性,能够紧密包覆纯硅碳负极颗粒并形成韧性网络,将电极膨胀率控制在可接受的理想范围内,循环寿命提升至传统“PAA+SBR”体系的2倍以上开启纯硅碳在3C数码领域商品应用新时代,把不可能变成现实应用

2 技术突破:研一JONE攻克多项技术难题

电解液耐受性:基于JONE微观相分离结构,阻断电解液溶剂渗透路径,使粘结剂在电解液中溶胀率降至50%以下,保持良好的力学性能

膨胀抑制能力:在负极中,通过共价键与氢键协同作用,有效缓冲体积变化,避免活性物质脱落;

强度与延展性平衡:浸泡电解液后其抗拉强度达到SBR5倍以上,断裂伸长率高于200%,形成刚柔并济的界面保护层;

电性能显著提升:在4.5V高电压体系下仍保持界面阻抗稳定,助力高硅全电池实现>1000次循环容量保持率80%以上的性能表现。

3 未来展望:研一 J ONE-U8粘结剂引领材料持续颠覆

基于研一近十年技术沉淀,研一正推JONE迭代粘结剂,将研一多项材料和工程化技术融合,开发适合硅碳大比例添加的多元复合导电粘结剂JONE-U8实现新一代粘结剂同时具备高强度、高柔韧性和高导电性

4 结语:颠覆性创新驱动能源革命

研一此次技术突破,是在全新PAASBRSONE*等原创性、颠覆性技术产品之后,又一革命性突破。研一JONE粘结剂开创纯硅碳负极100%使用的新时代,将进一步推动锂电行业发展跃上一个新的台阶。

注:PAA,研一推出的AONE、PONE、BTP聚丙烯酸盐多元共聚物水性粘结剂;SBR,研一推出的BONE-Z系列基于丙烯酸类共聚改性的丁苯水性粘结剂;SONE,研一推出的一体化导电性水性粘结剂。

 

来源:研一新材

重磅:研一攻克J ONE硅碳负极粘结剂,开启纯硅碳负极直接使用新时代!

 
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作者 808, ab