一、SBR简介
SBR（丁苯橡胶）是一种广泛使用的合成橡胶，其合成方法主要有乳液聚合和溶液聚合两种。丁苯橡胶乳液由丁二烯苯乙烯两种单体经自由基乳液聚合而成。苯乙烯为硬单体，用以增加聚合物内聚力用以提高Tg，丁二烯为软单体，增加聚合物粘附力。可以通过调节两种单体的比例制备一定Tg和粘结力有模量的粘结剂 。除了这两种单体，也会引入新的功能单体，增加离子电导率或粘附力。
合成过程中的注意事项
在合成SBR的过程中，需要注意的是，聚合反应的条件、单体的比例、引发剂和乳化剂的选择等都会影响最终产品的性能。此外，为了确保产品的质量，通常还需要在合成过程中加入稳定剂、防老剂、软化剂等辅助化学品。
影响锂电池性能的SBR性能参数
交联度
一定交联度可以增加浆料的稳定性，同时也能增加极片的内聚力。但是过度的交联度会影响极片的柔韧性和电池的低温性能。
高交联度的SBR成膜较慢，内聚力强，而低交联度的SBR则相反。这意味着在 电池制作过程中，高交联度的SBR可能会导致涂层干燥时间延长，影响生产效率。同时，内聚力强的SBR可以提供更好的电极材料粘接性能，但如果过度，可能会导致电极材料难以分离，影响电池的循环性能。
相比之下，低交联度的SBR成膜速度较快，伸长率高，但内聚力弱。低交联度的SBR在固化成膜时，聚合物链段之间的运动较为自由，易于形成均匀的膜层，因此成膜速度加快。然而，由于内聚力减弱，膜层的硬度和强度降低，可能导致膜层在电池循环过程中的稳定性不足。
SBR（丁苯橡胶）是锂离子电池负极材料中常用的黏结剂之一，它对电池的循环性能有着显著的影响。SBR的内聚力决定了负极材料的黏结强度和稳定性，从而影响电池的循环寿命和安全性。
内聚力对负极膨胀的影响 SBR的内聚力较高时，可以有效地抑制负极材料在充放电过程中的膨胀。实验表明，SBR的弹性模量和强度越高，负极膨胀率越低。这是因为高内聚力的SBR能够更好地保持负极材料的结构稳定，减少由于体积变化导致的应力集中和裂纹产生，从而降低负极膨胀率。
内聚力对循环性能的影响 SBR的内聚力还影响电池的循环性能。当SBR的内聚力适当时，可以确保负极材料与集流体的良好接触，促进锂离子的传输，从而提高电池的循环效率。然而，如果SBR的内聚力过高，可能会导致负极材料与集流体之间的粘结过于紧密，限制锂离子的扩散，反而降低电池的循环性能。
内聚力对电池安全性的影响 SBR的内聚力还关系到电池的安全性。高内聚力的SBR有助于维持负极材料的完整性，防止在极端条件下的破裂，从而减少内部短路的风险。相反，如果SBR的内聚力不足，可能会导致负极材料在充放电过程中脱落，增加电池内部短路的可能性
拉伸模量
SBR的高弹性模量和强度可以降低负极极片的膨胀率。在锂离子电池的生产过程中，负极极片的膨胀对电池的循环性能和内阻有着重要影响。SBR的弹性模量越高，极片在辊压过程后的厚度反弹越小，这有助于减少电池在长期充放电过程中的内部结构变化，从而延长电池的使用寿命。
对电池性能的影响 SBR的拉伸模量还影响电池的低温性能。在低温条件下，SBR的膜覆盖石墨的比表面积，锂离子在传输过程中有效嵌入石墨的方式是绕过SBR膜到达石墨表面。如果电解液和SBR的润湿性能好，锂离子在界面之间的传导就会更加顺畅，这有助于提升电池的低温性能。 SBR的拉伸模量对锂离子电池的性能有着显著影响。在电池材料选型时，应该优先选择弹性模量大和强度高的SBR，以提高电池的循环寿命和低温性能。同时，在材料配比调整过程中，适当降低SBR的含量，可以避免因SBR过多而导致的极片黏结力不足，从而确保电池的后期性能
溶度参数
通过聚合物在电解液的溶胀间接表征，合适的溶度参数保证粘强求剂具有较好的离子传导率，同时又不会溶解电解液中。
PH值
7.0-9.0。SBR的pH值会影响其与负极材料（如石墨）的粘附强度。如果pH值太低，SBR可能变得过于硬而难以与负极材料形成牢固的粘结；如果pH值太高，SBR可能变得过于软，导致电极在循环过程中脱落。
颗粒度
一般在几十nm到几百nm.l较小的粒度，可以提供更多有效的粘结面积。
Tg
SBR的玻璃化转变温度影响极片的加工性能，也会影响锂离子扩散性能。Tg较高时，容易开裂。但是也可以维持极片本身结构，防止锂离子扩散道路的破坏。Tg值越高，材料越硬，反之则越软。
对电池性能的影响
- 倍率性能：当SBR的Tg值较大时，材料变得更硬，对负极活性物质的包覆面积减小，电子来回通过的阻力也相应减小，从而提高电池的倍率性能。相反，如果SBR较软，包覆面积增加，可能会抑制电解液分解，但对电池的寿命不利。1
- 粘结性能：SBR的硬度还影响其对负极活性物质的粘结能力。一般而言，SBR与石墨的搭配需要考虑到石墨的硬度。例如，天然石墨较软，搭配Tg值较大的SBR较好；而人造石墨较硬，搭配Tg值小的SBR较好。1
- 低温性能：在低温条件下，锂离子电池的阻抗会上升，但如果SBR的因素能够减少低温条件下电池RCT（电荷转移电阻）的增长幅度，就能有效提升电池的低温特性。此外，SBR的膜覆盖石墨一定的比表面积，锂离子在传输过程中有效嵌入石墨的方式是绕过SBR膜到达石墨表面。电解液和SBR的润湿性能越好，越有利于锂离子在界面之间的传导。217
- 负极膨胀：石墨负极极片的膨胀对电池的循环性能和内阻有重要影响。SBR的弹性模量和强度越高，负极膨胀率越低。这意味着SBR的物理性质，如弹性模量和强度，对电池的长期稳定性和使用寿命至关重要。217
SBR的Tg值对锂离子电池的性能有着多方面的影响，包括倍率性能、粘结性能、低温性能和负极膨胀等。因此，在设计和制造锂离子电池时，选择合适Tg值的SBR对于优化电池性能至关重要。
SBR在石墨电极当中的分布
SBR（丁苯橡胶）是锂离子电池负极中常用的粘结剂之一。在负极体系中，SBR通常是以颗粒形式分布在石墨颗粒之间或表面。与CMC（羧甲基纤维素）粘结剂相比，CMC倾向于包覆于石墨表面，而SBR则更多地分布在颗粒之间，形成一颗一颗的分布状态。
SBR低温及粘附力改善方法
SBR的种类
SBR中含有大量的电负性元素，这些元素在电场作用下会与锂离子发生络合/解络反应，有利于锂离子的扩散，从而有助于SEI膜的形成。
极基基团越多，与铜箔粘接力越强。像烷基、苯基等非极性基团与石墨和导电剂 内聚结合形成粘接力。苯乙烯 是硬分子，含量越高高温越好。丙烯酸越多，低温越好。改性加长SBR中的烷基/苯基分子链，可以形成更好包覆石墨颗粒分子。
官能团的影响：
1.主链改性，引入了丙烯腈单体,增加电解液溶胀率，防止SBR在电解液中溶胀太大导致粘结力的下降以及电极导电网络的失效；
2.侧基改性：在侧链中引入极性基团，如酰胺基团，有较强的极性，增加阳极与隔膜的粘结，同时酰胺基团中有较多的电负性元素，如O、N，增加与锂离子之间的交互作用，有利于锂离子的迁移。同时引入丙烯腈、丙烯酸酯、丙烯酸三元共聚物，满足电解液溶胀及电负性具有不错的动力学性能；
3.苯丙乳液，由苯乙烯和丙烯酸酯两种单体组多，丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯，甲级丙烯酸甲酯。在苯丙乳液的基础上引入丙烯酸则会有突出的低温性能，因为电负性的原因。在考虑低温性能需要考虑溶胀和电负性。
4.丙烯酸酯类，如3述，三元共聚，电负性强，动力学佳；
5.丁苯橡胶乳液：苯乙烯高， Tg较高，冷压会裂，SBR无法消除石墨膨胀带来的应力；
SBR分析的常见设备和方法
固含量测试
溶出率测试
溶出率的测试方法与固含量测试方法相似，
剥离强度测试
持粘性能测试
裁取一张长30 cm宽30 cm的PET膜，在干净的玻璃板上将一定重量的砝码固定在PET膜的一侧，选取合适厚度的涂布器在PET膜上刮6次使膜平整，在靠近砝码的一侧倾倒乳液，用涂布器进行平整均匀刮膜，刮膜结束放入80℃烘箱干燥5 min，裁取同样长度和宽度的离型纸用覆膜机覆在PET膜带胶一侧，将复合膜统一裁剪成2.5 cm×30 cm的样条，撕去离型纸粘结在测试板上，放于80℃的烘箱中，将测试板一端固定在烘箱上端，另一端悬挂1 Kg的砝码，记录其砝码掉落所用的时间，每组实验重复三次，测试结果取平均值，用时间的长短判断持粘性能。
热重测试
将合成的核壳乳液在德国耐驰公司生产的热重分析仪（209F3）中进行热重分析测试，氮气作为保护气体，升温速度设置为10℃/min，测试温度范围为40℃到800℃。
差式扫描量热分析
将合成的核壳乳液在德国耐驰公司生产的差示扫描量热仪（200F3）中进
结构表征及有机官能团表征
将合成的乳液经150℃干燥30 min，通过美国飞世尔公司生产的傅里叶红外光谱仪（NicoletiS5）进行表征确认。
粒径测试
将乳液用适量去离子水稀释后，通过英国马尔文仪器有限公司生产的激光
粒度分析仪（MS300）对乳液粒径进行测试，测量完毕后记录平均粒径、最大粒径及一致性，通过3个指标对乳液进行分析。同时用扫描电子显微镜对粒子进行测试，确定乳胶粒子的形貌及粒径大小。
流变测试
利用上海力辰邦西仪器科技有限公司生产的数显式旋转粘度计（NDJ-5S）
对乳液进行流变测试，取一定量的乳液加入到容器中，选取转子使乳液没过转盘上的刻度线，粘度计仪器选择转子的编号，设置一定的转速，当粘度计示数超过30%时，记录乳液的粘度，不能超过30%要选择合适转子直至符合要求，乳液粘度最终结果多次取平均值。
核壳乳液形貌表征
利用日本电子株式会社生产的透射电子显微镜（JEM-2100）来对乳液进行形貌表征测试。将所合成的核壳乳液经去离子水稀释至合适浓度，用一次性滴管滴加到铜网上，待滴加的乳液变干后用磷钨酸进行染色处理。用滤纸把多余的染液去掉，干燥后进行形貌表征测试，确定所合成乳液是否为核壳结构
吸液能力测试
离子电导率测试
常见问题
1.SBR破乳，极片产生黑点
注意控制200目筛上物
2.由于Tg过小引起的粘辊现象；
文章取自公众号：研锂笔记