聚偏氟乙烯〔PVDF〕是锂离子电池中最常用粘结剂，尤其于正极中占据主导位。它通过物理作用将活性材料、导电剂、集流体粘合于一起，维持电极结构完整性，并确保电化学反应过程中优良电接触。
核心特性、作用机制
化学结构：PVDF分子式为-(CH₂-CF₂)n-，其结构中氟原子赋予其优良电化学稳固性、耐溶剂性。
结合力：主要通过范德华力、氢键〔C-H···F〕、电极材料表面结合，提供一定机械强度〔30–70 MPa〕。
电化学稳固性：具有约5 V宽电化学窗口、高达400°C热分解温度，于电池工作电压范围内稳固。
离子传导：于吸收电解液后会有一定程度溶胀〔约30%〕，这有助于锂离子传输。
主要优点
1. 综合性能平衡：于电化学稳固性、机械强度、加工性之间取得了优良平衡，使其作为数十年来工业界标准选择。
2. 工艺成熟：通常溶解于N-甲基-2-吡咯烷酮〔NMP〕中制成浆料，涂布工艺成熟，易于规模化生产。
固有缺陷、挑战
1. 结合力有限：、活性材料〔尤其是硅〕之间缺乏强化学键〔如共价键〕，于应对硅负极材料大体积膨胀〔>300%〕时，容易导致颗粒脱落、容量衰减。
2. /离子不导电：本身不导电，会降低电极、离子电导率，影响倍率性能。
3. 环境、成本问题：依赖有毒且昂贵NMP溶剂，增加生产成本、环保压力。近年来，电池级PVDF需求激增也导致其价格快速上涨。
4. 溶胀、分解：于电解液中溶胀也许破坏结构，且一直循环中也许有化学分解，引发LiF产物，影响性能。
用途、加工
主要用途：更常用于正极〔如NCM、LFP、LCO〕，因为正极材料体积变化相对较小。于硅基负极对粘结剂要求极高行业，其性能不足。
加工方式：主流是溶剂型加工，使用NMP。也有研究探索水性PVDF乳胶更环保工艺，但尚未完全取代传统方法。
发展趋势、替代方案
为克服PVDF缺点，研究主要围绕以下几个方向：
1. 改性PVDF：通过共聚、接枝〔如PVDF-CTFE-g-PEGA-co-PAA〕引入功能性基团，以增强结合力、离子传导性或实现水性加工。
2. 水性粘结剂：如羧甲基纤维素钠〔CMC〕、丁苯橡胶〔SBR〕、聚丙烯酸〔PAA〕，环保且、硅材料有更强相互作用。
3. 多功能粘结剂：
导电粘结剂：如PEDOT:PSS，可减少导电剂用量，提升活性物质占比。
自修复粘结剂：能自动修复循环中引发裂纹，显著提升循环寿命。
天然高分子粘结剂：如海藻酸盐、壳聚糖，具有丰富官能团、环境友好且成本较低31。
市场现状
PVDF目前仍是锂电池〔尤其是动力电池正极〕粘结剂市场主流产品，年需求量已达万吨级别32。然而，随着高能量密度电池〔如硅负极、高镍正极〕发展、对环保、成本要求增强，其主导位正受到各类新型粘结剂挑战。
总而言之，PVDF因其综合性能稳固、工艺成熟，仍是当前锂电池产业关键材料。但其固有局限性也驱动着粘结剂技术向水性化、功能化、性能很好化方向快速发展。
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