4月20日，由中化藍天集團有限公司牽頭完成的“鋰離子電池用高性能聚偏氟乙烯(PVDF)研制及產(chǎn)業(yè)化項目”通過了中國石油和化學工業(yè)聯(lián)合會組織的科技成果鑒定。由多名院士專家組成的鑒定委員會一致認為，該項目開發(fā)的適用于鋰離子電池體系黏結(jié)劑用PVDF樹脂系列產(chǎn)品，是引領國產(chǎn)PVDF樹脂性能提升及產(chǎn)業(yè)升級的標志性產(chǎn)品，項目整體技術水平處于國際領先。
鋰電黏結(jié)劑PVDF是鋰電池的核心輔材，尤其是作為正極黏結(jié)劑短期內(nèi)并沒有替代品，其性能優(yōu)劣直接影響電池的各項電化學性能，是鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈中不可或缺的關鍵材料之一。近年來，新能源產(chǎn)業(yè)處于快速發(fā)展態(tài)勢，黏結(jié)劑PVDF需求高速增長。但鋰電池對黏結(jié)劑PVDF的黏結(jié)力、溶液黏度、耐堿性和溶解速率等性能要求極為苛刻，此前僅有少數(shù)幾家國外企業(yè)的PVDF能通過電池廠商的量產(chǎn)驗證，導致應用于鋰電池黏結(jié)劑的PVDF產(chǎn)能缺口較大，嚴重制約國內(nèi)新能源行業(yè)的進一步發(fā)展。
2012年，中化藍天開始布局鋰離子電池高性能PVDF產(chǎn)品研發(fā)。經(jīng)過前期技術積累，中化藍天與鋰電池行業(yè)頭部企業(yè)緊密合作，開發(fā)出適用于鋰電池的黏結(jié)劑PVDF樹脂，提升了鋰電池的應用性能和產(chǎn)品質(zhì)量。項目團隊聚焦專用樹脂產(chǎn)品的特性、技術難點和痛點，從材料分子設計和聚合機理研究入手，在PVDF分子鏈中引入了特定官能團結(jié)構的極性共聚單體，解決了PVDF黏結(jié)力不足、耐堿性差的難題。
同時，他們通過動態(tài)調(diào)控聚合過程改善了樹脂的微觀結(jié)構、顆粒形貌和產(chǎn)品的一致性，陸續(xù)開發(fā)了8個系列產(chǎn)品牌號PVDF樹脂，適用于磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰以及三元鋰離子電池體系的黏結(jié)劑，覆蓋目前市場上的主流正極材料體系，應用范圍廣。鑒定意見顯示，該類產(chǎn)品在黏結(jié)性、耐堿性、溶解性和漿料穩(wěn)定性等關鍵指標方面均優(yōu)于國外同類產(chǎn)品。
此外，該項目申請中國發(fā)明專利15件，已獲授權7件，并于2020年建成5000噸/年高性能PVDF生產(chǎn)線。
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PVDF是一種熱塑性含氟聚合物，同時具有通用樹脂和氟樹脂的特性，已經(jīng)成為氟樹脂中除聚四氟乙烯(PTFE)外適用范圍最廣的第二大品種。近年來，隨著新能源行業(yè)的快速發(fā)展，PVDF電池級應用占比快速擴張。
采用PVDF黏結(jié)劑的鋰離子電池，黏結(jié)劑添加量少，對活性物質(zhì)和集流體之間有較強的黏結(jié)力，在漿料介質(zhì)中分散性能好，能將活性物質(zhì)均勻凃布在集流體上、在電解液中溶脹率低、在較寬的電壓范圍內(nèi)電化學穩(wěn)定性高，且易于電極涂覆。基于電池對黏結(jié)劑材料性能的特殊要求，科學家經(jīng)過反復試驗研究和應用驗證，最終才選擇確定用PVDF做黏結(jié)劑，目前沒有其他合適的替代材料。