前言:PAA全稱聚丙烯酸,是一種新型鋰電池負(fù)極粘結(jié)劑,下游應(yīng)用于廣泛。其中,負(fù)極材料是最大的應(yīng)用領(lǐng)域,并且隨著其出貨量的增加,PAA行業(yè)需求量也持續(xù)上升。同時(shí),由于PAA技術(shù)壁壘低,所以進(jìn)入企業(yè)數(shù)量較多,國(guó)產(chǎn)化率高達(dá)95%。
1、PAA是一種新型鋰電池水性粘結(jié)劑
根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)聚丙烯酸(PAA)行業(yè)現(xiàn)狀深度研究與投資前景分析報(bào)告(2024-2031年)》顯示,PAA全稱聚丙烯酸,是一種新型鋰電池負(fù)極粘結(jié)劑,常用于改善電極結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性,具有水溶性、高粘結(jié)力、化學(xué)穩(wěn)定性、循環(huán)性能等優(yōu)勢(shì)。
PAA優(yōu)勢(shì)簡(jiǎn)介
優(yōu)勢(shì) |
簡(jiǎn)介 |
水溶性與環(huán)保性 |
PAA是一種水性粘結(jié)劑,使用水作為溶劑,相較于傳統(tǒng)粘結(jié)劑PVDF(需要有毒溶劑NMP),具有更好的環(huán)保性,減少了對(duì)環(huán)境的污染風(fēng)險(xiǎn),且生產(chǎn)成本更低。 |
適配硅基材料 |
PAA在鋰電池負(fù)極中表現(xiàn)出高粘結(jié)強(qiáng)度和良好的柔韌性,尤其適合硅基負(fù)極。硅基負(fù)極材料在充放電過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生高達(dá)300-400%的體積膨脹,PAA能夠有效緩沖這種膨脹,維持電極的穩(wěn)定性,從而提升循環(huán)壽命和容量保持率。 |
機(jī)械與熱穩(wěn)定性 |
PAA具有優(yōu)異的粘結(jié)強(qiáng)度,能夠在充放電循環(huán)中保持活性物質(zhì)與集流體之間的緊密連接,有效抵抗電極內(nèi)部的膨脹應(yīng)力。此外,PAA的體積熱膨脹系數(shù)低,能夠在高溫條件下保持較為穩(wěn)定的性能,降低因膨脹引起的電池結(jié)構(gòu)破壞。 |
循環(huán)性能 |
PAA在硅基負(fù)極中有更好的循環(huán)性能;ACC/PAA作為硅基負(fù)極黏結(jié)劑時(shí),由于其高交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和機(jī)械韌性,能夠承受硅基負(fù)極劇烈的體積膨脹,在100次循環(huán)后仍可保持75%的容量且電極表面依舊平整。 |
資料來(lái)源:觀研天下整理
作為一種優(yōu)于傳統(tǒng)粘結(jié)劑的材料,由于其獨(dú)特的粘結(jié)特性和與硅基材料的良好兼容性,PAA正在逐漸替代傳統(tǒng)的負(fù)極粘結(jié)劑,特別是在高比容量鋰電池應(yīng)用中,具有巨大的市場(chǎng)潛力。PAA的化學(xué)式[C3H4O2]n,其中含有大量的羧基(-COOH)基團(tuán),這使其在電極材料中能形成強(qiáng)力的粘結(jié)效果。
PAA與傳統(tǒng)粘結(jié)劑對(duì)比
類別 |
PVDF |
CMC+SBR |
PAA |
適用場(chǎng)景 |
石墨負(fù)極粘結(jié)劑 |
石墨負(fù)極粘結(jié)劑 |
石墨/硅基負(fù)極粘結(jié)劑 |
分散體系 |
油性 |
水性 |
水性 |
優(yōu)勢(shì) |
具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和溫度特性,具有優(yōu)良的機(jī)械性能和加工性 |
SBR的良好彈性以及CMC的良好分散效果,在石墨中組合效果好;水性粘結(jié)劑綠色環(huán)保,成本低,非易燃。增加導(dǎo)電劑或活性材料,可以提高能量密度和快充能力。SBR會(huì)越來(lái)越蓬松,PAA有彈簧性,結(jié)構(gòu)穩(wěn)定,提升循環(huán)壽命 |
高粘結(jié)強(qiáng)度、適配硅基材料、添加量少具有環(huán)保特性緩解硅基材料體積膨脹、化學(xué)穩(wěn)定器強(qiáng)、機(jī)械強(qiáng)度柔軟性好。 |
劣勢(shì) |
溶劑對(duì)環(huán)境有害,且PVDF中含有氟,容易與嵌鋰石墨等發(fā)生反應(yīng) |
粘結(jié)力較弱,添加量大。未來(lái)SBR在石墨中會(huì)被替換,動(dòng)力儲(chǔ)能不高,如果太高循環(huán)性能不行,數(shù)碼端不用PAA,PAA硬脆,卷繞轉(zhuǎn)角位置容易開裂 |
柔性較差;對(duì)環(huán)境酸堿度要求高。分子間羧基氫鍵作用力較強(qiáng),溶于水易形成分子間團(tuán)聚結(jié)構(gòu) |
資料來(lái)源:觀研天下整理
2、聚丙烯酸(PAA)應(yīng)用廣泛,行業(yè)需求量持續(xù)上升
PAA粘結(jié)劑應(yīng)用范圍廣,不同企業(yè)、不同應(yīng)用領(lǐng)域的電池添加比例不同,如石墨負(fù)極用PAA粘結(jié)劑添加比例一般在1.5%左右,硅基負(fù)極用PAA粘結(jié)劑添加比例一般在2%左右,涂炭鋁箔漿料重量占比一般為鋁箔的2%。目前,PAA在負(fù)極的添加量在1-3%之間,2023年我國(guó)負(fù)極材料出貨量165萬(wàn)噸,PAA粘結(jié)劑需求量約2.15萬(wàn)噸。
數(shù)據(jù)來(lái)源:觀研天下整理
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3、我國(guó)PAA行業(yè)技術(shù)壁壘低,國(guó)產(chǎn)化率高達(dá)95%
在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)方面,PAA最早由日本、歐美企業(yè)研發(fā)生產(chǎn),國(guó)產(chǎn)企業(yè)如回天新材、茵地樂等均有PAA產(chǎn)品研發(fā)布局。由于PAA技術(shù)壁壘偏低,所以有很多國(guó)產(chǎn)企業(yè)進(jìn)入。根據(jù)相關(guān)資料可知,目前,我國(guó)PAA行業(yè)國(guó)產(chǎn)化率高,達(dá)到95%,其中茵地樂等企業(yè)PAA粘結(jié)劑產(chǎn)能已達(dá)萬(wàn)噸級(jí)水平,而瑞翁等國(guó)外企業(yè)產(chǎn)能則處于千噸級(jí)水平。
PAA主要廠商及產(chǎn)品簡(jiǎn)介
企業(yè) |
國(guó)家 |
PAA產(chǎn)品情況 |
瑞翁株式會(huì)社 |
日本 |
應(yīng)用獨(dú)有的聚合物技術(shù),研制開發(fā)出鋰離子二次電池用粘結(jié)劑。聚合物在電解液中具有更高的反復(fù)拉伸強(qiáng)度,可較好抑制充放電過(guò)程中產(chǎn)生的極片膨脹 |
JSR株式會(huì)社 |
日本 |
擁有PAA專利產(chǎn)品 |
阿科瑪 |
法國(guó) |
擁有PA系鋰電粘結(jié)劑產(chǎn)品 |
陶氏化學(xué) |
美國(guó) |
擁有PAA產(chǎn)品 |
茵地樂 |
中國(guó) |
璞泰來(lái)參股,現(xiàn)有6萬(wàn)噸PAA漿料產(chǎn)能 |
回天新材 |
中國(guó) |
規(guī)劃宜城5.1萬(wàn)噸鋰電池PAA項(xiàng)目,主要用于硅碳負(fù)極,項(xiàng)目工程投資額3.15萬(wàn)噸,整體建設(shè)周期為兩期36個(gè)月 |
藍(lán)海黑石 |
中國(guó) |
目前擁有PAA產(chǎn)品分別應(yīng)用于磷酸鐵鋰正極,錳酸鋰正極,硅基負(fù)極,石墨負(fù)極 |
研一新材料 |
中國(guó) |
公司產(chǎn)品AONE為高分子水溶性丙烯酸類聚合物,具有良好柔韌性,主要用于硅碳負(fù)極 |
資料來(lái)源:觀研天下整理(WYD)
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