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鋰電池漿料是一個(gè)復(fù)雜的多相混合非牛頓型流體。負(fù)極漿料由活物質(zhì)（石墨）、導(dǎo)電劑（炭黑、CNT、VGCF等）、粘結(jié)劑、增稠劑及溶劑去離子水等多相物質(zhì)混合制成。正極漿料由活物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑及溶劑組成。活物質(zhì)、導(dǎo)電劑、溶劑對(duì)金屬電極沒有粘附性，故無法做成極片用于制備鋰電池。粘結(jié)劑是漿料中重要的組分，粘結(jié)劑將各種顆粒粘接在一起，形成了具有粘附性的漿料，將其與金屬箔緊密粘接在一起。粘結(jié)劑一般用量僅有1%左右，但是在鋰電池中卻占有5%的作用，可謂是“小塊頭有大智慧”。

從極片加工角度對(duì)粘結(jié)劑的性能要求主要有以下幾點(diǎn)：

1.能夠長時(shí)間維持漿料粘度保持不變。不會(huì)因?yàn)闈{料放置導(dǎo)致其沉降，失效。

2.可溶解形成高濃度溶液，所需的汽化熱較低。

3.碾壓時(shí)容易成型且不會(huì)反彈。

4.具有柔性，在電極破裂時(shí)不會(huì)形成碎片。

粘結(jié)劑不僅關(guān)乎鋰電池的制造工藝，而且對(duì)鋰電池的電化學(xué)性能有著重要的影響，需要粘結(jié)劑具有這樣的特點(diǎn)：

1.能夠很好的保持活物質(zhì)的狀態(tài)。

2.與金屬箔具有良好的粘結(jié)性，不會(huì)因?yàn)殡娊庖汉统浞烹娛褂枚鴦冸x金屬箔。

3.在較寬的電壓范圍內(nèi)有良好的電化學(xué)穩(wěn)定性。

4.具有較高的熔點(diǎn)和較低的溶脹率。即使在高溫下，粘結(jié)劑與活物質(zhì)的組合結(jié)構(gòu)也需要保持穩(wěn)定。粘結(jié)劑通常會(huì)有溶脹現(xiàn)象，溶脹超出一定程度就會(huì)影響活性物質(zhì)和集流體間的導(dǎo)電性，就會(huì)造成電池容量衰減，所以需要控制其溶脹率。

5.具有良好的離子傳輸性和電子導(dǎo)電性。

粘結(jié)劑的重要性不言而喻，但是在實(shí)際生產(chǎn)過程中常常出現(xiàn)不同的情況，導(dǎo)致粘結(jié)劑的功效沒有完全發(fā)揮出來。例如，粘結(jié)劑分散不勻?qū)е抡?fù)極極片粘結(jié)性低，電池循環(huán)壽命大大降低，電池內(nèi)阻增大等；例如，在涂布過程中烘干參數(shù)設(shè)置不合理，導(dǎo)致粘結(jié)劑大面積上浮，粘結(jié)劑上浮后會(huì)集中在電極活物質(zhì)的上層，這樣就會(huì)造成輥壓時(shí)粘輥。不僅影響產(chǎn)品合格率，也給電池安全性造成了一定隱患。粘結(jié)劑上浮的原因分析如下：

我們一般將涂布的干燥過程分為涂布準(zhǔn)備階段、恒速干燥階段、降速干燥階段和平衡段。大部分的干燥過程主要在恒速干燥階段和降速干燥階段完成。涂布準(zhǔn)備階段極片還是濕片的狀態(tài)，表面活物質(zhì)還是以液相存在。準(zhǔn)備階段常常被忽略，其實(shí)這個(gè)階段是大部分涂布缺陷形成的關(guān)鍵位置。在金屬箔材表面的物質(zhì)還是液態(tài)時(shí)，極片剛進(jìn)入烘箱受風(fēng)速擾動(dòng)的影響較大，表面液相物質(zhì)容易引發(fā)涂布缺陷。如果干燥箱內(nèi)存在粉塵可能會(huì)造成大面積暗斑形成。恒速干燥階段完成了液相向固相的轉(zhuǎn)變，中間還存在凝膠狀態(tài)。恒速干燥階段的所有熱量全部貢獻(xiàn)給溶劑蒸發(fā)，溶劑能夠自由遷移到表面邊界層并離開液體表面。恒速干燥階段是粘結(jié)劑上浮的主要階段，下面將詳細(xì)說明。降速干燥階段已經(jīng)完成了大部分的干燥，在此階段熱量持續(xù)輸入而干燥效率逐漸降低。平衡階段是為極片出烘箱做準(zhǔn)備，防止極片溫度突然由高轉(zhuǎn)低，造成極片表面出現(xiàn)裂紋。

恒速干燥階段粘結(jié)劑遷移到極片表面主要受以下作用影響：

（1）表面張力的作用

在恒速干燥階段，極片表面溫度較高，表層溶劑蒸發(fā)干燥之后形成干燥固體。因此固體-氣體界面上的表面張力要高于涂膜內(nèi)部的表面張力。在表面張力的驅(qū)動(dòng)下，溶劑會(huì)從涂膜內(nèi)部上升到涂層表面，并將粘結(jié)劑帶到涂層表面，隨著干燥的完成而固化于表面。

（2）濃度梯度

涂層表面干燥速度較快，此時(shí)表層物質(zhì)濃度高于內(nèi)部濃度，在濃度梯度作用下，極片中的粘結(jié)劑會(huì)隨著溶劑揮發(fā)逐漸向表面富集遷移，在活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑的表面析出，因此烘干過程會(huì)對(duì)電極的孔隙結(jié)構(gòu)和粘結(jié)劑分布產(chǎn)生影響。

（3）毛細(xì)管作用

在涂層干燥過程中，原材料固體顆粒之間形成毛細(xì)管通道，在毛細(xì)管作用力的影響下，粘結(jié)劑跟隨溶劑在毛細(xì)管通道中移動(dòng)，被帶到涂層表面干燥后沉積下來。涂層的干燥速率越快，表面溶劑的蒸發(fā)速率就越快，遷移到涂層表面的粘結(jié)劑沒有足夠的時(shí)間向內(nèi)部擴(kuò)散，極片的粘結(jié)性就受影響越大。所以，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)，在恒速干燥階段要適當(dāng)降低干燥速率，防止粘結(jié)劑遷移。

（4）固體顆粒的熱力學(xué)運(yùn)動(dòng)

在干燥過程中，涂膜液相內(nèi)部顆粒受熱量的影響，不停地運(yùn)動(dòng)。粘結(jié)劑顆粒隨著溶劑的蒸發(fā)作不規(guī)則運(yùn)動(dòng)，當(dāng)粘結(jié)劑顆粒到達(dá)涂層表面時(shí)，接觸的是氣體界面，無法受到固體顆粒的碰撞力，從而堆積在涂層表面。此原因可以解釋粘結(jié)劑上浮到涂層表面后為何無法擴(kuò)散回涂層內(nèi)部。

從粘結(jié)劑上浮的動(dòng)力學(xué)分析可以看出，即使鋰電池漿料分散的足夠均勻，在干燥過程中還是會(huì)不可避免的出固體顆粒遷移重新分布的現(xiàn)象。為了降低粘結(jié)劑上浮的程度，需要通過優(yōu)化涂布烘干參數(shù)來解決，例如調(diào)整溫度梯度、適當(dāng)降低烘干溫度等。