锂离子电池主要由四个部分组成：正极、负极、隔膜和电解质。正负极中的活性物质本身没有粘附性，无法直接制成电池极片，所以必须要先混和成浆，涂布在用于汇流的集流体金属箔上。粘结剂在此过程中将活性物质、导电剂和集流体粘结起来，稳定固体电解质界面膜，使材料之间具有整体的连接性，从而减小电极的离子传输阻力，同时使极片具有良好的机械性能和加工性能。

粘结剂在锂电池中的作用原理

根据溶剂不同，粘结剂可分为油性粘结剂和水性粘结剂。油性粘结剂一般以有机物作为溶剂，易产生安全和环境问题，故现今国内外市场广泛采用水性粘结剂。其中CMC（羧甲基纤维素）是水性体系负极粘结剂的代表，具有极高的浆料稳定性、亲水性和溶解性，在导电性能上也有不凡的表现，CMC的加入还能有效提高浆料粘度，防止沉淀。

常见的CMC-Na（羧甲基纤维素钠）是CMC经过碱化、醚化、中和、洗涤等工艺制成的，当用于锂电池负极粘结剂时，在长时间充放电情况下容易造成龟裂，部分产品已体现出充放电时效率和寿命下降快的特征。并且在电池脱嵌锂离子的过程中，电荷易激活CMC-Na发生电离，电离出的钠离子可能会与正极材料或电解液中的锂离子发生交换反应，出现明显的析锂现象，长此以往，析出的锂枝晶刺穿隔膜，造成短路，影响使用安全性。因此，重庆理工大学的邱磊教授提出制备分子结构相同的CMC-Li（羧甲基纤维素锂）作为新型粘结剂。

CMC-Na的合成原理

CMC-Li以水为分散剂，电极材料颗粒分布均匀，结合力和流变性能好。用锂盐代替钠盐，能额外给电池提供锂离子，在环保的同时还能起到补锂的作用。此外，CMC-Li作为离子型聚合物，本身也具有结合和电离出锂离子的能力，与CMC-Na相比，既额外增加了正负极之间锂离子脱嵌数量，提高电池的比容量，又能提升电池的循环效率，缩短正负极之间锂离子运动的路径。

邱磊教授的团队采用淤浆法在异丙醇溶液中合成CMC-Li，并与CMC-Na进行悬浮、分散、耐电解液和电化学性能的对比研究，证实了CMC-Li比CMC-Na具有更好的电化学性能，它提高了电极的压实密度、吸液速率和吸液量，减少极化现象，降低10%左右的内阻，使充放电比容量提高约1%，首次充放电效率提高约2%，循环寿命延长约12%，体现出非常优秀的补锂效果。

羧甲基纤维素锂（图源：绿能纤材）

“2023全国新能源粉体材料暨钠离子电池产业创新发展论坛”将在7月24-26日于成都举办，届时邱磊教授将详细介绍他们对CMC-Li的性能研究，报告内容包括：

1）市场概述

2）工艺特色

3）产品性能优势及对比分析

4）团队介绍

5）产品介绍

报告人简介

邱磊，重庆理工大学化学化工学院硕士生导师，绿能纤材（重庆）科技有限公司创始人。博士毕业于北京理工大学材料学院，研究领域：天然高分子纤维素材料的合成和应用研究、新能源锂电池高分子粘结剂材料的合成应用研究、水性涂料化工工艺配方研究。近五年内发表第一作者已出版论文20多篇，其中英文文章：SCI 12篇（影响因子IF总和接近90,一区3篇，二区5篇，本专业方向的top期刊8篇，其他3篇）、EI 2篇、核心2篇，其他8篇，论文引用达240多次，申请发明专利5篇，授权2篇。被邀请作为多个SCI国际期刊杂志的兼职审稿人, 比如：nano letters, carbohydrate polymer, Ionics, Journal of applied polymer science, polymer testing，RSC advances, Energy & Fuels, Polymer Composites等

成都新能源论坛会务组

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