水性黏结剂SBR/PAA对电池性能的影响是什么？

  SBR主要通过颗粒之间“点对点进行”黏结，易导致极片压实后反弹、注液后膨胀率变大。PAA则通过线性结构黏结颗粒，对颗粒的锚固程度更高，极片的内聚力更强，有利于结构稳定。

  PAA含有较高比例的羧酸钠等强极性基团，对集流体有更好的黏结效果，可进一步提高电池的电性能。根据最新研究报告，水性黏结剂SBR和PAA对电池性能的影响主要体现在以下几个方面：

一、SBR/CMC与PAA的核心性能对比

1、粘接强度：优，侧链官能团与活性物质形成氢键，提供强黏附力；良，但黏附力相对有限。

2、加工性能：较硬脆，类似刚性弹簧，有掉料或断裂风险；柔韧性好，类似橡皮，可拉伸，加工性佳。

3、首效表现：高（石墨体系可达93%左右）；相对较低。

4、循环寿命：长，能保持电极结构稳定；受限，电极膨胀影响导电性和寿命。

5、倍率性能：好，相对较差。

6、用量：石墨体系总胶量可降至2.5%（PAA占1.5-2%），传统用量约3%（SBR 1.8%，CMC 1.2%）。

二、对电池性能的具体影响

1、循环性能与结构稳定性：

  PAA通过"线粘接"模式（链段-面接触）形成弹性网络结构，能有效抑制硅基负极高达300-400%的体积膨胀，100次循环后仍可保持75%容量。相比之下，SBR/CMC在硅基负极中因膨胀导致活性物质脱落，循环性能受限。

2、能量密度与首效：

PAA用量少且首效高，有助于提升电池能量密度。其羧基可与锂离子配位，诱导形成富含LiF的致密SEI膜，减少副反应。SBR/CMC体系因用量大、首效较低，能量密度提升潜力较小。

3、快充与倍率性能：

PAA在快充和储能电池中优势明显，倍率性能好。SBR/CMC体系因电解质吸收较少，可能影响倍率性能。

4、加工性与成本：

  SBR/CMC的柔韧性使其在规模化生产中加工性能优越。PAA虽加工性较差，但一体化（分散、悬浮、粘结）特性可简化合浆步骤，降低制造成本。两者均为水性体系，环保性优于油性PVDF。

三、适用场景

1、SBR/CMC：仍是石墨负极的主流选择，工艺成熟，适合大规模生产；

2、PAA：在硅基负极中占主导地位，在石墨体系中渗透率逐步提升，未来有望完全替代SBR/CMC。

四、复合使用策略

  实际应用中，少量SBR（0.5%-3.0%）可加入PAA以改善电极脆性，避免干燥后裂纹。在硅含量5%-10%时，推荐PAA与SBR配合使用（如总胶量3%时，PAA 2%+SBR 1%）。

  由浆料性能、黏附力及反弹率可知，添加PAA的浆料在相同加工工艺上，浆料细度好，表明其分散性得到良好改善，有助于提高导电材料与石墨活性物的分散能力，可优化极片的导电性能，从而降低其极片电阻。

  同时PAA相对于SBR具有较高的黏附性，添加后极大提高了极片的黏附力、集流体与石墨活性物的紧贴性，也可进一步降低电池内阻。制备的极片在同种状态下与未添加PAA的相比，其电阻减低7.1%。

  添加PAA后，能有效抑制充放电过程中石墨负极因膨胀收缩而引起的材料间及材料与集流体间接触间隙增大，减少离子与电子传输路径的变化，从而防止电阻上升，降低电池极化，提升电池的倍率性能，尤其是在高倍率条件下差异更明显。

  3Ah的软包电池在常温1C/1C循环950次后，添加PAA的电池容量保持率为94.32%，未添加PAA的为89.12%；在高温1C/1C循环500次后，添加PAA的电池容量保持率为93.46%，未添加PAA的为91.40%。结果表明，添加PAA的电池循环性能衰减较慢。

  综上所述，添加PAA可以提高极片的黏附力，改善电池充放电膨胀收缩所带来的极化，降低电池内阻，优化电池各方面循环性能。