韩国研究人员开发可替代PVDF的粘合剂 将电池寿命稳定性提高1.4倍以上

盖世汽车讯 据外媒报道，韩国研究团队开发出一种技术，可以使用环保材料来提升粘合剂的性能，以用于二次电池。该团队由韩国电气研究院（KERI）绝缘材料研究中心Hyeon-Gyun Im和Dong Jun Kang博士领导，并得到韩国科学技术院（KIST）Jung-keun Yoo博士和成均馆大学（Sungkyunkwan University）Jong-soon Kim教授的合作。相关研究发表在期刊《先进功能材料（Advanced Functional Materials）》上。

（图片来源：KERI）

电极对二次电池（secondary batteries）的性能影响最大，由活性物质（可以产生电力）、导电材料（促进电流流动）和带溶剂的“粘合剂”混合制成。粘合剂可以促进活性材料和导电材料良好地粘附至金属板上（集电器），并使电极保持物理稳定性。在电极中，粘合剂所占比例较少，因此相关研究进展较慢。然而，随着人们对高容量和高性能电池的需求增长，粘合剂也日益受到关注。聚偏二氟乙烯（PVDV）是一种含氟聚合物材料，目前主要用作锂离子电池正极中的粘合剂材料。但这种材料在使用过程中存在持续的功能性问题，如电池稳定性下降等。

此外，PVDF是由非常强劲的碳氟（C-F）键构成，在自然界中几乎坚不可摧。由于难以分解，它会在自然界中长期存在，并且燃料时会产生大量温室气体。鉴于这些环境问题，欧盟正在考虑对使用PVDF进行管制。因此，开发取代PVDF的粘合剂材料刻不容缓。KERI将硅氧烷应用于正极粘合剂中，从而解决了这个问题。硅氧烷是一种由硅和氧组成的化合物，具有卓越的电学性能和化学稳定性。

Hyeon-Gyun Im和Dong Jun Kang博士的团队通过多年研究纳米复合材料，结合有机和无机材料的优点，从而获得了一种“混合硅氧烷树脂制造技术”。研究人员还开发出适用于正极粘合剂的分子结构设计和合成控制技术。

该团队利用这一技术来生产全电池并进行了多次验证。结果显示，与传统PVDF粘合剂相比，KERI技术的寿命稳定性提高了1.4倍以上。PVDF以其物理和化学稳定性以及良好的粘合性而闻名，但随着电池的容量和性能不断提升，也面临着膨胀和内部材料之间发生不必要的副反应等问题。然而，KERI的技术突破了这些限制。

该技术的最大优点是不含氟，因此具有环保性，对人体健康无害。KERI的Hyeon-Gyun Im博士表示：“这种使用硅氧烷的环保粘合剂技术有可能取代现有PVDF，并提高需要大容量电池的产品的安全性和使用寿命，如电动汽车等。”

该团队预计这一成果将引起二次电池产业的兴趣，并计划寻找潜在合作伙伴以促进技术转让。此外，研究人员希望将已开发的技术应用于干燥正极粘合剂材料，并继续研究以将其应用扩展到各个领域，包括锌电池和钠电池。