影响锂电池极片剥离力的因素有哪些

影响锂离子电池电极剥离力的因素复杂多样，且正极和负极因材料体系及粘结剂类型不同，其影响因素存在显著差异。

以下从正极和负极两个角度分别分析：

一、先来说说负极

负极通常使用石墨、硅基材料等活性物质，粘结剂以丁苯橡胶（SBR）、羧甲基纤维素钠（CMC）或聚丙烯酸类为主。影响其剥离力的关键因素包括：

1.粘结剂类型与含量

丁苯橡胶（SBR）含量显著影响剥离力。研究表明，SBR含量从1.25%增加到2.99%时，辊压前后的剥离强度分别提高779.22%和354.02%。
针对硅负极体积膨胀问题，新型粘结剂（如聚丙烯酸类）通过引入三氮唑类添加剂（如苯并三氮唑）可增强界面锚固作用，提升剥离力而不影响电化学性能。

2.加工工艺参数

辊压速度：速度从5m/min增至70m/min时，剥离强度平均下降20.66%。
涂布速度：在20~70m/min范围内，剥离强度先升后降，需优化速度以避免开裂。

3.环境与储存条件

环境湿度：辊压后的极片在湿度10%~16%时剥离强度最佳，过高或过低均导致性能下降。
存放时间：存放11天后，辊压前后的极片剥离强度分别降低18.99%和12.05%。

3.浆料配方与添加剂

羧甲基纤维素钠（CMC）与粘结剂比例、导电剂用量（如碳黑）均影响浆料均匀性和粘附力。例如，CMC与改性粘结剂的配比优化可减少掉粉现象。

二、再来说说正极的剥离力

正极材料以钴酸锂（LCO）、三元材料（NCM/NCA）等为主，粘结剂多为聚偏二氟乙烯（PVDF）或改性水系粘结剂。其剥离力主要受以下因素影响：

1.粘结剂分子结构与官能团

PVDF依赖范德华力结合活性物质，但高电压下易与电解液反应，导致界面失效。新型水系粘结剂（如改性CMC）通过高温烧结去除不稳定羧基并引入醚键，增强与集流体的共价键合，显著提升剥离力和循环稳定性。
粘结剂的官能团（如羧基、醚键）直接影响与正极颗粒的界面结合强度及锂离子传输效率。PVDF依赖范德华力结合活性物质，但高电压下易与电解液反应，导致界面失效。新型水系粘结剂（如改性CMC）通过高温烧结去除不稳定羧基并引入醚键，增强与集流体的共价键合，显著提升剥离力和循环稳定性。

2.表面处理与包覆技术

高压正极材料（如镍锰酸锂）通过表面包覆无序层状结构或纳米保护层，可抑制晶格氧析出，减少界面副反应，从而维持粘结层的结构稳定性。

例如，镍酸锂（LNO）表面形成纳米级无序层状保护膜后，循环稳定性提升，间接增强电极整体粘附力。

3.加工工艺与电解液兼容性

电极制备中，面容量负载和电解液用量需匹配工业标准（如面容量≥4 mAh/cm²），否则实验室数据与实际性能差异较大。
高电压下电解液分解产物（如HF）会腐蚀粘结剂，需通过粘结剂改性（如添加耐酸基团）提升界面稳定性。

4.热稳定性与机械性能

正极材料在高温或机械应力下易发生相变或颗粒开裂，导致粘结层脱离。例如，三元材料的单晶化或致密多晶结构设计可减少应力集中，改善粘附力。

对于正、负极极片而言，影响极片剥离力的共同因素有：

1.涂布速度和烘箱温度

不合适的涂布速度和过高的烘干温度，容易使得粘结剂上浮，导致极片从表面到箔材端的粘结剂分布不均匀，极片剥离力低。

2.粘结剂的比例

粘结剂的比例越高，极片剥离力越大。但过多的粘结剂容易导致浆料变得稠，甚至是果冻状。

3.浆料的均匀程度

浆料搅拌越均匀，同样的粘结剂越能发挥出它们的效果。

4.材料的比表面积

材料的比表越大，越不利于浆料的加工，容易团聚，减少剥离力。