摘要

該導電粘結劑實現粘結劑與導電劑合二為一，從而可提高極片活性物質的含量，進一步提升電芯能量密度。

12月25日，華為的一項鋰電池相關專利獲得國家知識產權局授權，發明名稱為“一種鋰離子電池用導電粘結劑及其制備方法、鋰離子電池電極極片及制備方法和鋰離子電池”。

根據描述，該導電粘結劑兼具良好的導電性能和粘結性能，且具有一定的強度，不但能提高電極極片導電性，而且在低添加量下，能實現更好地與活性物質（例如鈷酸鋰、石墨、硅等）結合的效果，可大大降低電芯內阻，并能有效抑制活性物質的粉化。

此外，該導電粘結劑實現粘結劑與導電劑合二為一，從而可提高極片活性物質的含量，進一步提升電芯能量密度。

專利顯示，這種鋰離子電池用導電粘結劑由石墨烯以及接枝在石墨烯表面的第一粘結劑和第二粘結劑組成。

其中石墨烯用量占總質量的0.1%~10%，石墨烯粒子厚度為5nm~50nm，D50粒徑50nm~5000nm。第一粘結劑質量占比20%~50%，第二粘結劑采用聚丙烯酸和聚酰亞胺等材料，通過化學鍵與第一種粘結劑結合。

當前，顯著提升鋰離子電池能量密度的技術方案之一，是將現有的石墨負極材料替換為硅等合金材料。然而硅在循環過程中會發生體積膨脹從而脫落，導致電池壽命迅速衰減。

華為這項專利描述了導電粘結劑抑制硅顆粒粉化膨脹的效果，如下圖，1為硅顆粒，2為石墨烯，3為接枝在石墨烯上的粘結劑分子鏈。

（導電粘結劑抑制硅顆粒粉化膨脹的效果示意圖）

硅顆粒被限制在這個中空結構中，即使發生膨脹，也不會損失性能。當硅顆粒嵌鋰膨脹時，粘結劑高分子鏈伸展，為體積膨脹提供應力釋放空間；當硅顆粒脫鋰收縮時，粘結劑高分子鏈再次纏繞收縮，使得石墨烯與硅始終保持接觸。

（首次充放電效率和容量保持率的測試結果）

通過這項專利制成的兩種扣式原型電池，在經過50次循環之后，容量保持率均達到90%以上，放電效率達到97%、98%。

專利提到，制備得到的鋰離子電池用導電粘結劑可以有效緩沖充放電過程中活性材料的體積變化帶來的負面影響，提高電池的循環特性，且該鋰離子電池用導電粘結劑同時作為導電劑和粘結劑，可提高正負極嵌鋰活性物質含量，進而提升電芯能量密度。

參考文獻：

華為技術有限公司.一種鋰離子電池用導電粘結劑及其制備方法、鋰離子電池電極極片及制備方法和鋰離子電池:中國,CN107369835B[P].2020-12-25.

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