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公众号：zyzhan
引言
锂离子电池作为现代能源存储的核心技术，其性能依赖于电极材料的质量和稳定性。粘结剂在电极制备中起着关键作用，通过稳定活性材料、降低内阻和改善电解液浸润性，显著影响电池循环寿命和效率。传统工艺采用的聚偏氟乙烯（PVDF）因其优异的化学稳定性和粘结性能占据正极粘结剂 90% 以上的市场份额，但其应用过程中还需要使用易爆、对环境不友好的有机溶剂，如N-甲基毗咯烷酮(NMP)，目前欧盟已出台相关政策限制使用NMP；同时因供需短缺，PVDF自2021年下半年价格一路上涨，因此材料企业、电池企业正在积极开发价格更为低廉、更为环保、性能同样优异的水性粘结剂替代油性PVDF。
近年来，羧甲基纤维素（CMC）作为一种水性粘结剂逐渐受到关注，除了使用成本更低、易于生物降解外，因其水溶性更好，可降低电池制造过程中的有机溶剂使用量，对环境更加友好；同时在某些条件下，CMC与硅基负极材料可表现出更好的相容性，进而改善电极的机械性能和循环稳定性。
GPC 技术
凝胶渗透色谱法(GPC)是一种基于分子大小分离的色谱技术，最初由 Moore 等人于 1964 年开发，用于分析高分子物质的分子量分布，GPC 通过多孔固定相(通常为凝胶)分离样品分子，分子量较大的物质因无法进入小孔径而首先流出，分子量较小的物质则因进入孔隙滞留时间较长而后流出。
在锂电池领域，GPC 特别适合分析粘结剂如 PVDF 和 CMC 的分子量及其分布。PVDF 和 CMC 的分子量分布直接影响电极的机械稳定性和电化学性能。GPC 通过与检测器(如示差折光检测器，RID)结合，可以获得样品的数均分子量 Mn 和重均分子量 Mw)及多分散性指数(PD = Mw/Mn)。
CMC分子量测定实验方法与条件
• 液相系统：Vanquish Core HPLC
• 检测器：示差折光检测器 (RID)，温度设置为 50°C，采集频率为 5 Hz
• 流动相：0.2 M NaNO? + 0.01 M NaH?PO?，pH = 7.0，等度洗脱
• 仪器校准：使用一系列对照品校准溶液，确定分子量与保留时间的标准曲线。
• 数据采集与分析：结合变色龙软件的GPC功能计算 Mn、Mw 和 PD。
CMC分子量测定实验结果
CMC对照品系列溶液测试图谱
(点击查看大图)
CMC样品溶液重复性测试图谱
(点击查看大图)
PVDF分子量测定实验方法与条件
• 液相系统：Vanquish Core HPLC配正相色谱套件
• 检测器：示差折光检测器 (RID)，温度设置为 50°C，采集频率为 5 Hz
• 流动相：N-甲基吡咯烷酮(NMP)，等度洗脱
• 仪器校准及数据采集与分析：同CMC。
PVDF分子量测定实验结果
PVDF对照品系列溶液测试图谱
(点击查看大图)
PVDF样品溶液测试图谱
(点击查看大图)
结 论
GPC 技术凭借其高分辨率与良好的重复性，已成为锂电新材料分子量测定的关键工具。通过对传统材料PVDF 与新材料 CMC 的分子量分布进行精确分析，不仅能辅助优化电极设计，也为新型环保水性粘结剂的开发与应用提供可靠数据支持。
依托 Thermo Fisher Vanquish 系列液相色谱系统、示差检测器以及方便快捷的变色龙软件GPC 数据处理流程，企业可实现粘结剂分子量的标准化、高效化分析，助力锂电池材料研发迈向绿色、智能的新阶段。
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