文獻(xiàn)《Conveying Advanced Li‐ion Battery Materials into Practice The Impact of Electrode Slurry Preparation Skills[J]. Advanced Energy Materials》基于最理想的電池極片微觀結(jié)構(gòu)特征，綜述了目前工業(yè)生產(chǎn)上先進(jìn)的鋰離子電池電極漿料的制備技術(shù)，及其對(duì)電極形貌和性能的影響。筆者翻譯本文總共分成4個(gè)部分，本文為第二篇。【相關(guān)閱讀：鋰電池漿料制備技術(shù)及其對(duì)電極形貌的影響（1）】

5、分散劑和表面活性劑的影響 

表面活性劑在漿料制備中對(duì)顆粒團(tuán)聚的分散有重要的影響。它們一般通過兩種方式阻止顆粒團(tuán)聚，使活物質(zhì)和導(dǎo)電劑更好混合，漿料更加均勻。 

（1）顆粒團(tuán)聚體的分散由顆粒表面和漿料溶劑的接觸角控制，接觸角取決于顆粒材料與溶劑的相互作用，其值越小,溶劑對(duì)顆粒表面的作用力越大，粉體分散效果則越好。表面活性劑減小接觸角，縮小團(tuán)聚體內(nèi)部作用力和顆粒-溶劑作用力的差值，因此利于團(tuán)聚體分散。即使表面活性劑降低接觸角至0，但這一熱動(dòng)力學(xué)條件并不會(huì)消除粉體分散所需要的激活能，因此團(tuán)聚體的分散仍舊決定于攪拌輸入能量強(qiáng)度。 

（2）漿料中，最終的團(tuán)聚體尺寸、活物質(zhì)和導(dǎo)電劑的分布狀態(tài)、漿料的均勻性和團(tuán)簇的形貌也是顆粒重組過程所控制的，這個(gè)重組是由相互碰撞的團(tuán)簇之間的吸引力所形成的。表面吸附改變團(tuán)簇內(nèi)部的作用力，陰離子或陽(yáng)離子表面活性劑通過靜電力作用阻礙團(tuán)簇合并，同時(shí)也會(huì)形成空間位阻。 

已有文獻(xiàn)報(bào)道通過向漿料添加表面活性劑提高活物質(zhì)和導(dǎo)電劑的混合效果和電池性能。如文獻(xiàn)報(bào)道了表面活性劑輔助攪拌工藝（襯底誘發(fā)凝結(jié)，substrate induced coagulation，SIC）。 SIC工藝按照活物質(zhì)顆粒吸收能力嚴(yán)格控制添加量，向活物質(zhì)懸浮液中加入表面活性劑，這能夠使細(xì)小的導(dǎo)電劑顆粒均勻分布在較大的活物質(zhì)顆粒表面上。 表面活性劑（明膠或聚乙烯醇）對(duì)導(dǎo)電劑具有很強(qiáng)的親合力，因此導(dǎo)電劑均勻分布在活物質(zhì)表面上。這樣所制造的電極性能得到改善。 

如果活物質(zhì)納米顆粒比導(dǎo)電劑還小，也可以采用類似的方法。將高長(zhǎng)寬比導(dǎo)電劑（碳納米管，CNT）與粘合劑溶液（聚丙烯酸，PAA）混合，CNT被粘合劑分子包圍。隨后，將納米活物質(zhì)顆粒加入到被PAA包圍的導(dǎo)電劑懸浮液中，活物質(zhì)顆粒將均勻地粘附在導(dǎo)電劑表面上（該工藝被稱為聚合物輔助組裝）。該方法具體示意圖如圖8a所示，由圖8（b）可見，所制備的電極的性能優(yōu)異。

如上所述，鋰離子電池電極漿料不僅含有固體部分（活物質(zhì)/導(dǎo)電劑）、溶劑和表面活性劑（并非所有漿料都有），而且還有溶解的聚合物（粘合劑）。而且，粘合劑對(duì)活物質(zhì)/導(dǎo)電劑的分散過程產(chǎn)生重要影響。首先，粘合劑常與活物質(zhì)/導(dǎo)電劑表面相互作用，通過空間位阻或靜電作用阻止活物質(zhì)/導(dǎo)電劑二次顆粒的合并和團(tuán)聚，這個(gè)過程取決于粘合劑和活物質(zhì)/導(dǎo)電劑表面性質(zhì)。粘合劑可以降低接觸角，利于漿料溶液潤(rùn)濕活物質(zhì)/導(dǎo)電劑表面。因此，溶解的粘合劑也類似于表面活性劑。由于導(dǎo)電劑/粘合劑漿料的毛細(xì)作用，具有低接觸角的粘合劑溶液還有助于干燥時(shí)在相鄰活物質(zhì)顆粒之間形成粘合劑/導(dǎo)電劑相互混合的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)通路，這些通路提高了活物質(zhì)顆粒間的電導(dǎo)率，從而提高了電極的性能和循環(huán)壽命。第二，粘合劑溶液的彈性性質(zhì)對(duì)攪拌過程具有明顯的影響，特別是流體剪切應(yīng)力攪拌。第三，粘合劑聚合物鏈可以相互作用形成相互連接的網(wǎng)絡(luò)，從而導(dǎo)致顆粒聚集體或形成絮凝漿料。粘合劑改變活物質(zhì)/導(dǎo)電劑表面與漿料溶劑的相互作用，這可以使活物質(zhì)/導(dǎo)電劑顆粒聚合，或者相反地，也可以有助于活物質(zhì)/導(dǎo)電劑粉末的分散，這關(guān)鍵取決于粘結(jié)劑的特性。 

現(xiàn)在，由于水比有機(jī)溶劑便宜，不易燃和環(huán)境安全，在鋰離子電池漿料生產(chǎn)中傾向于使用水基溶劑漿料。水做溶劑就需要水溶性粘合劑，由于PVDF這種粘合劑及其溶劑（NMP）存在安全問題，所以避免使用最常見的PVDF粘合劑（需要非水溶劑）確實(shí)是有利的。還有報(bào)道稱，與使用非水性漿料制備的電極相比，用水基漿料制備的電極粘合劑分布更均勻（因此具有更好的性能）。此外，水溶性粘合劑對(duì)于高容量Si基負(fù)極是優(yōu)選。 

水性溶劑的具體特征就是許多活物質(zhì)/導(dǎo)電劑材料對(duì)水的親和力低，特別是硅基材料和石墨類導(dǎo)電劑。要解決這個(gè)問題，通常采用一類粘結(jié)劑，它們?cè)诨钗镔|(zhì)/導(dǎo)電劑的表面是活性的，這類粘結(jié)劑包括聚丙烯酸酯，明膠，殼聚糖/殼聚糖衍生物，纖維素/纖維素衍生物，藻酸鹽等。據(jù)報(bào)道，這些粘合劑阻礙活物質(zhì)/導(dǎo)電劑團(tuán)聚，并且通過減少接觸角來(lái)維持活物質(zhì)/導(dǎo)電劑粉末分散。粘合劑輔助作用下溶劑滲透進(jìn)入粉末團(tuán)聚內(nèi)部也對(duì)團(tuán)簇分解產(chǎn)生了重要的影響。滲透可以在兩個(gè)相反的方向上起作用：它可以使團(tuán)簇致密化，增加聚簇對(duì)分散的阻力；另一方面，又可能有利于減少聚集體的總體內(nèi)聚力而增加分散性，這主要根據(jù)粘合劑溶液的粘度和粘合劑與活物質(zhì)/導(dǎo)電劑表面相互作用的特性決定。粘合劑溶液并不總是對(duì)所用活物質(zhì)都有好的分散能力。在許多情況下，表面活性劑/分散劑的應(yīng)用提高了活物質(zhì)/導(dǎo)電劑漿料的分散性和均勻性。但是，表面活性劑可能會(huì)存在問題。第一個(gè)問題是表面活性劑在漿料干燥后仍然存在于活物質(zhì)/導(dǎo)電劑表面，因此可能損害電極導(dǎo)電性，這種情況下，使用在電極干燥過程中會(huì)消失的揮發(fā)性表面活性劑（例如乙醇）是有利的。第二個(gè)問題是許多用于水性漿料中的陰離子/陽(yáng)離子表面活性劑/分散劑可能引起鋁集流體的腐蝕。 

總之，表面活性劑可以顯著改善漿料均勻性，并且與料制備技術(shù)相結(jié)合增強(qiáng)活物質(zhì)/導(dǎo)電劑混合程度。同時(shí)，表面活性劑的選擇也要小心，表面活性劑殘留物可能損害電極性能。

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