聊聊与NMP（N-甲基吡咯烷酮）溶剂相对的、负极材料中的粘结剂SBR

智慧丰泽&泽晟新材（现基本通过泽晟合作）专注于NMP溶剂与NMP废气回收装置的生产供应，拥有10+年的丰富行业经验。NMP（N-甲基吡咯烷酮）溶剂正是一种作用于锂电池正极材料的溶液，与粘结剂PVDF配套使用。而相对的，锂电池的负极材料中使用到的粘结剂是SBR+CMC，溶液是去离子水。今天我们就来聊聊SBR飘蓝的问题。

首先，我们来了解一下2个光学概念：瑞利散射、米氏散射。

光的散射是指：光线通过不均匀介质，一部分光偏离原来传播方向的现象；偏离原方向的光称为散射光。散射光的波长（λ）不发生变化是弹性散射，常见的弹性散射就有瑞利散射和米氏散射。

那这跟SBR飘蓝有什么关系呢？

SBR本身不是均一的溶液，它是由数量巨大的小颗粒悬浮在水中形成的悬浮液（我们通常叫乳液 EmulsionPolymer）。SBR的粒径通常在 100-200nm，正好处在可见光的弹性散射范围。【跟NMP（N-甲基吡咯烷酮）溶剂正好不一样，用于锂电池的NMP溶剂是高纯度的透明液体】

由表1可知，光的波长越短，散射度越强。根据可见光的波长分布，蓝光和紫光散射强度**，见表2.但紫光被大气层吸收，并且人眼对紫光不敏感，所以我们肉眼看到的以蓝光为主。

此外，锂离子电池负极材料中的石墨浆料为黑色，黑色会吸收可见光，形成良好的对比底色。所以当我们看到浆料的时候会发现，蓝光很明显；但是单一的SBR乳液中，蓝光并不明显。

那么在石墨浆料中出现飘蓝是怎么回事？

原来飘蓝是SBR 上浮引起的！

那么为什么SBR 会上浮呢？

在浆料体系中，石墨颗粒表面是疏水的。粘结剂中的CMC 分子上有疏水部分（未羧基改性的主链）和亲水部分（羧基改性）；因此 CMC 一方面通过疏水的未羧基改性的主链，吸附在石墨颗粒表面，另一方面亲水的羧基可以使吸附有 CMC 的石墨悬浮在水中。CMC 两个特性相互结合，这便使石墨分散在水中。

SBR 颗粒表面的羧基改性，赋予 SBR 亲水性，使之可以稳定地悬浮在水中。由于其亲水特性，使得 SBR 对石墨的吸附性较差，所以 SBR 并不能有效地分散石墨。

此外，SBR 表面的羧基呈负电性，与CMC表面的羧基相互排斥，使得SBR与 CMC 分散后的石墨浆料相容性较差（见图2），导致少部分SBR在浆料静置的时候上浮。SBR上浮了，就出现飘蓝的现象。

SBR 与 CMC 分散的浆料体系之间的相容性较差，导致少量 SBR 上浮；

SBR颗粒对可见光的散射，其中波长较短的蓝光散射强度大，被肉眼看到，因此出现浆料飘蓝的现象。

上浮而导致飘蓝的SBR会引起什么？又如何减少上浮？

既然是SBR 上浮导致飘蓝，那么漂浮在浆料表面的这部分SBR可能导致：

1. SBR 石墨涂层中分布不均；

2. 表面的 SBR 可能会引发粘辊；

对于如何减少上浮，编辑总结了以下几点：

1. 尽量减少浆料静置时间，可以用低速搅拌代替静置。

2. 进行 CMC 与 SBR 以及 Graphite-CMC-SBR之间的匹配型实验，选择合适的 分散（CMC）与胶黏剂（SBR）组合。

3. 通过对SBR进行特殊的改性，使SBR表面的官能团可以与CMC形成一定的相互作用，使 SBR 锚固在 CMC 上，减少 SBR 的上浮。

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