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鋰離子電池用水性膠粘劑發展狀況

2021/5/18 17:41:00??????點擊:

近年來,鋰離子電池發展勢頭迅猛,其應用從手機、筆記本電腦發展到電動汽車、能源儲備系統等領域。鋰電池的快速發展對大型化技術、高能量面密度、快速充放電、循環穩定性以及環保安全等方面又提出了新的要求。膠粘劑在正負極材料中是非活性物質,對鋰離子電池的整體性能有很大影響。膠粘劑用量通常為電池總材料的2-5%,成本占電池制造成本的1%以下,但可將電池性能提高5-10%,是鋰離子電池生產的必備材料之一。其主要作用是連接電極活性物質、導電劑和電極集流體,使電極活性物質、導電劑和集流體間具有整體的連接性,從而減小電極的阻抗。

鋰離子電池組件

鋰離子電池用水性膠粘劑的特點

鋰離子電池中對膠粘劑要求不同于普通的膠粘劑,主要包括:(1)電化學穩定性好;(2)耐電解質腐蝕;(3)在一定的溶劑中溶解性好;(4)對金屬有良好的粘接性能;(5)有較好的柔軟性。目前主要應用的膠粘劑是以NMP(N-甲基吡咯烷***)為分散劑的溶劑型PVDF(聚偏***乙烯)膠粘劑。PVDF膠粘劑在電池應用中已經暴露出彈性模量較高(1-4GPa)使極片韌性不足,在所用電解液中有一定溶脹,對于粒子及電子有絕緣性、會增加電池內阻等缺陷,另外,NMP分散劑價格貴,揮發溫度高,用量大,收回成本高,對人體健康有害。因此,鋰離子負極材料中選用以水為分散介質的水性膠粘劑已成為主流方向。



鋰離子電池用水性膠粘劑在國內的發展

目前主要的水性膠粘劑有SBR(丁苯乳膠)、CMC(羥甲基纖維素)、PTFE(聚四***乙烯乳液)、PAA(聚丙烯酸酯乳液)和PUA(水性聚氨酯)等。據調研,2017年水性膠粘劑整體需求量約2000噸,2020年預計為4000-5000噸規模,需求增量將主要來自動力電池領域。當前動力電池高端水性膠粘劑市場已形成高度集中局面,幾乎主要被瑞翁、JSR、雙日等日本企業占據,而國內較知名的水性膠粘劑品牌是成都茵地樂公司。水性膠粘高端價格達300-400元/公斤,低端只需20-30元/公斤,價格相差十幾倍。國產水性膠粘劑與日本企業差距的形成,根本原因在于起步較晚、基礎研發實力偏弱,同時與國內整個產業鏈生態環境也有關系。國內配套原材料和設備有待改進,國內采購的原材料需要經過加工提純后才能用。而日本購買的原材料純度很高,國內市場較難采購得到。


用于電動車的鋰離子電池組件


水性膠粘劑在正負極材料中的拓展應用是鋰離子電池實現優質價廉和綠色無污染生產的必然趨勢。隨著鋰離子電池在我國的大規模生產,作為重要的輔助材料之一,鋰離子電池用水性膠粘劑的大量原材料會開始逐步本土化,將使國內企業具有滿足下游電池企業定制需求的天然優勢(國外企業通常反映較慢)。目前的研究已經充分顯示其在減小電極/電解液間的界面阻抗及電池內阻,改善和提高電化學性能方面具有良好的作用,未來針對不同結構及性能的水性高分子膠粘劑材料的選用、改性及性能提升,作用機理研究和膠粘劑應用工藝方法等方面都有待系統深化研究 ,鋰離子電池用水性膠粘劑的市場前景非常光明。更多濾芯膠請訪問www.www.click4cv.com