一.粘结剂概览
粘结剂是电极制备中的功能性材料,其作用类似胶水,可将正/负极活性物质、导电剂、集流体牢固粘结,形成稳定的三维网络结构。
在充放电过程中,粘结剂可缓冲活性物质的体积变化,确保电极结构稳定、防止活性物质脱落,从而保证电池性能。
二.粘结剂分类
(1)油性粘结剂:以有机溶剂为分散介质,PVDF(聚偏氟乙烯)应用最广,但其溶剂毒性大、成本较高。
(2)水性粘结剂:以水为分散介质,包括CMC(羧甲基纤维素)、SBR(丁苯橡胶)、PAA(聚丙烯酸);环保无毒、成本较低。
三.传统正负极应用
(1)正极三元材料/磷酸铁锂:采用油性粘结剂,其中PVDF占比90%以上。
(2)石墨负极:采用水性粘结剂,主流为CMC+SBR组合(CMC提供机械强度、SBR提供柔韧性)。
四.固态电池新要求
固态电池中固-固界面的特殊性对粘结剂提出新要求,包括应力缓冲、界面离子导通、化学兼容性等。
4.1 改性PVDF
包括PVDF-CTFE、PVDF-HFP,可提升界面稳定性、抑制枝晶,适用于高镍正极、硫化物电解质基体等。
4.2 PAA
PAA由于独特的粘结特性、与硅基材料的良好兼容性,正逐渐替代传统粘结剂,具有较大应用潜力。
(1)石墨负极:PAA可替代SBR。
(2)正极材料:可应用于磷酸铁锂、锰酸锂(无法应用于弱碱性的三元材料)。
(3)硅基负极:PAA为最佳方案。
PAA分子链上的羧基可与硅的表面生成氢键,通过氢键和离子键形成弹性网络,从而抑制硅基负极体积膨胀。
国内布局厂商:回天新材、日播时尚、鹿山新材、璞泰来。
回天新材:国内PAA头部供应商,产能1.5万吨/年,供货宁德、比亚迪、亿纬等电池客户。
日播时尚:拟收购茵地乐71%股份,茵地乐PAA产能6万吨/年,国内份额第一,产品已导入特斯拉、宁德等企业。
鹿山新材:主要布局硅碳负极PAA,依托马来西亚基地拓展东南亚动力电池市场。
璞泰来:主营负极材料、涂覆膜、锂电设备,参股乳源东阳光布局PVDF,参股茵地乐布局硅基负极PAA。