原标题：SBR对负极极片和电池膨胀的影响

对于石墨负极体系来说，粘结剂的使用已经比较成熟了，例如CMC和SBR体系，LA系粘结剂等。负极片作为锂离子的承载体，需要保持足够的稳定性，这样在长期的使用过程中才能够不脱落，不失效。但是，我们常常遇到的问题是石墨负极极片掉料、厚度反弹大等等。由于负极极片膨胀对电池的循环性能、内阻等具有重要的影响，所以不得不考虑负极极片膨胀的程度。今天就从粘结剂的角度，讲讲其对负极极片膨胀的影响。

首先来介绍下CMC和SBR的基本情况。CMC( 羧甲基纤维素钠) 是一种高分子纤维素醚，SBＲ( 丁苯橡胶) 是丁二烯和苯乙烯无规共聚得到的高分子聚合物。实验结果显示，CMC 的水溶液粘稠、稳定性好，但单独使用制备的极片很脆，难以涂布; SBＲ 是一种高弹性材料，其水乳液为小分子线性链状乳液，粘结力强但乳液粘度较小、不易分散; CMC 和 SBＲ 一定比例混合使用可以互相弥补缺陷从而得到非常好的涂布性能，其中 CMC主要起增稠作用。

负极极片的反弹主要与材料的物理性质有关系，例如弹性模量、断裂强度、延伸率等等。CMC在负极浆料中主要起到增稠的作用，而且其是脆性的，单独使用不足以满足负极片的粘结性要求。SBR起到了较强的粘结作用，也正是因为SBR的高弹性，在辊压过程后，负极片会有较大程度的厚度反弹。通常来说，SBR的 弹性模量和强度越高，负极膨胀率越低。在贺雨雨的试验研究中，其对SBR分别进行了羧基化处理和羟基化处理，通过做成全电池后对极片和电池的反弹进行了研究。试验结果表明：

经过羟基化处理的SBR，用于锂离子电池中后，无论是常温(25 ℃ )搁置膨胀率、满电态膨胀率、空电态膨胀率，还是循环后的满电态膨胀率，极片的膨胀率均是最低的，其原因是经过羟基化处理的SBR的弹性模量和强度均高于未处理的SBR和羧基化后的SBR。

当电池处于不同的状态时，其体积厚度大小是不同的，之前发过的文章中对电池的厚度进行了详细解释：【技术π】深度剖析锂离子电池鼓胀原因。在常温搁置阶段，其厚度主要受极片中材料的物理性质影响，弹性模量越大其反弹越小，变化就越小。当电池处于满电态时，由于锂离子嵌入石墨层状结构中间，极片的厚度变大。当电池经过长期循环之后，由于锂离子反复的脱嵌于正负极材料之间，石墨本身的层状结构也会发生变化。石墨负极在长期循环过程中可能发生的变化，主要体现在石墨层玻璃、层间距变大等。在杨丽杰的研究中，分别对未装配、600、700、800、900 和1000 次循环后的石墨负极进行XRD测试，结果如下图所示。根据Bragg 方程和Scherrer 公式，可以计算出石墨材料在(002)晶面方向上的层间距d002、石墨化程度、晶粒尺寸Lc，以及晶粒尺寸La。可知循环过后的极片也会出现厚度上的增大。

SBR的弹性模量越大，极片厚度反弹越小，在电池长期的充放电过程中，内部结构越稳定越有利于使用寿命的延长。我们在电池材料选型开发过程中要优先挑选弹性模量大、断裂强度高的粘结剂，此外在材料配比调整过程中尽量降低SBR的使用量，这样可以大大提高电池的循环寿命。但是需要特别注意的是SBR用量太少容易造成极片粘结力低，在辊压过程中易掉料，粘辊等，对于电池的后期性能也是不利的。 返回搜狐，查看更多

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