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                  說說鋰電池漿料中SBR飄藍的情況

                  鉅大LARGE  |  點擊量:5363次  |  2019年07月02日  

                  墨漿料為黑色,黑色會吸收可見光,形成良好對比底色。所以大家會看到漿料表面的藍光明顯,而單一SBR乳液藍光并不明顯。


                  盛禧奧作為世界領先的SBR供應商,70多年來一直致力SBR技術和應用的開發。今天,我們就從SBR和鋰電池漿料的角度,來說說鋰電池漿料中SBR飄藍的情況。


                  2個光學概念:瑞利散射、米氏散射


                  光的散射是指光線通過不均勻介質一部分光偏離原來傳播方向的現象。偏離原方向的光稱為散射光。散射光的波長(λ)不發生變化是彈性散射,常見的彈性散射有瑞利散射和米氏散射。瑞利散射和米氏散射對不均勻介質尺寸的要求和散射強度可見表1。


                  SBR飄藍之謎


                  SBR飄藍之謎


                  為什么漿料飄的是藍色而不是其他顏色?


                  SBR本身并不是均一的溶液,它是由數量巨大的小顆粒懸浮在水中形成的懸浮液(我們通常叫乳液EmulsionPolymer)。SBR的粒徑通常在100-200nm,正好處在可見光的彈性散射范圍。


                  光的波長越短,散射強度越強。根據可見光的波長分布,藍光和紫光散射強度最大,見表2。但紫光被大氣層吸收,并且人眼對紫光不敏感,所以我們肉眼看到的以藍光為主。


                  此外,石墨漿料為黑色,黑色會吸收可見光,形成良好對比底色。所以大家會看到漿料表面的藍光明顯,而單一SBR乳液藍光并不明顯。


                  SBR飄藍之謎


                  原來飄藍是SBR上浮引起的,那么為什么SBR會上浮呢?


                  在漿料體系中,石墨顆粒表面是疏水的,CMC分子上既有疏水部分(未羧基改性的主鏈)和親水部分(羧基改性),因此CMC一方面通過疏水的未羧基改性的主鏈吸附在石墨顆粒表面,另一方面親水的羧基可以使吸附有CMC的石墨懸浮在水中。CMC兩個特性相互結合,使石墨分散在水中。


                  SBR顆粒表面的羧基改性,賦予SBR親水性,使之可以穩定的懸浮在水中。由于其親水特性,使得SBR對石墨的吸附性較差,所以SBR并不能有效的分散石墨。此外,SBR表面的羧基呈負電性,與CMC表面的羧基相互排斥,使得SBR與CMC分散后的石墨漿料相容性較差(見圖2),導致少部分SBR在漿料靜置的時候上浮。


                  SBR飄藍之謎


                  SBR與CMC分散的漿料體系之間的相容性較差,導致少量SBR上??;SBR顆粒對可見光的散射,其中波長較短的藍光散射強度大,被肉眼看到,因此出現漿料飄藍的現象。


                  上浮而導致飄藍的SBR會引起什么?又如何減少上???


                  既然是SBR上浮導致飄藍,那么漂浮在漿料表面的這部分SBR可能導致:


                  1.SBR石墨涂層中分布不均;


                  2.表面的SBR可能會引發粘輥。


                  SBR飄藍之謎


                  那么如何減少上浮呢?


                  1.盡量減少漿料靜置時間,可以用低速攪拌代替靜置。


                  2.進行CMC與SBR以及Graphite-CMC-SBR之間的匹配型實驗,選擇合適的分散(CMC)與膠黏劑(SBR)組合。


                  3.通過對SBR進行特殊的改性,使SBR表面的官能團可以與CMC形成一定的相互作用,使SBR錨固在CMC上,減少SBR的上浮。圖3是盛禧奧特殊改性前后的漿料靜置24h后的表現。


                  如有更多關于鋰電池漿料制備和涂布過程中的技術問題,歡迎留言盛禧奧微信或電郵zzhu@trinseo.com(朱先生)


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