聚合物锂电池粘结剂知识简介

来源:聚合物锂电池   2019-07-29  阅读数:

一、聚合物锂电池粘结剂简介

聚合物锂电池粘结剂是一种高分子化合物,是锂离子电池电极片中的非活性成分,是制备锂离子电池电极片必须使用的重量材料之一。

粘结剂的主要作用是连接电极活性物质、导电剂和电极集流体,使它们之间具有整体的连接性,从而减小电极的阻抗,同时使电极片具有良好的机械性能和可加工性能,满足实际生产需要。

二、聚合物锂电池粘结剂的作用

粘结剂在聚合物锂电池中用量极少,占锂电池成本也进不到1%,但是其作用却是不可替代。

①保证活性物质制浆时的均匀性和安全性

②对活性物质颗粒间起到粘接作用

③将活性物质粘接到集流体上

④保持活性物质间以及和集流体间的粘接作用

⑤有利于在碳材料(石墨)表面上形成SEI膜

⑥提高电池的循环性能、快速充放能力,同时降低电池内阻

三、聚合物锂电池粘结剂的性能要求

电极粘结剂环境特殊,因此需满足特殊的性能要求。

①粘接性能好,抗拉强度高

②柔韧性,杨氏模量低

③化学稳定性和电化学稳定性好,在储存和循环过程中不反应,不变质

④在电解液中不溶胀或溶胀系数小

⑤在浆料介质中分散性好,有利于将活性物质均匀地粘接在集流体上

⑥对电极中电子和离子在电极中传导的影响小

⑦环境友好,使用安全,成本低廉

四、聚合物锂电池粘结剂的选择

电极粘结剂不仅需要有效地粘接电极活性物质、导电剂和电极集流体,而且电极粘结剂长期处于非常特殊的环境下,优良的粘结剂还必须能够抵抗各种外在因素的影响。

五、聚合物锂电池粘结剂的分了

按照粘结剂在电极中的分散情况可分为电型、线型和体型(三维网络型)3类。

按照分散介质的性质又可以分为油性粘结剂和水性粘结剂。

六、聚合物锂电池粘结剂市场概况

①作为锂电原材料辅料的粘结剂,其增速将大致符合锂离子电池的增速,这意味着锂电池粘结剂的需求量也将以30%左右的速度增长。

②以在正极、负极中的添加量5%来估算,2017年我国的锂电正极材料需求量约为21万吨,负极材料需求量约8万吨,粘结剂需求量约为1.45万吨;以30%的增速增长,到2020年国内需求量就将超过3万吨。

③PVDF:最常用的正负极油性粘结剂

市场估算:PVDF粘结剂用量占正极材料的3%,2018年1-9月正极材料总产量为19.2万吨,对应需求0.58万吨,PVDF单价为10-20万吨,对应市场空间为6-12亿元左右。

④SBR:最常用的负极水性粘结剂

市场估算:1Gwh电池需要856吨石墨,负极粘结剂用量站负极材料的3%,2018年锂电池装机量突破100GWh,可推算出需要2500吨的SBR粘结剂,以当前市场平均10~15万元/吨的价格计算,对应2.5-3.75亿的市场规模。

七、聚合物锂电池粘结剂企业概况

①国内对PVDF粘结剂的研究开发较少,该市场基本被国外企业垄断。

②比利时的索尔维集团、日本的吴羽株式会社、法国的阿科玛集团,都是PVDF粘结剂厂商中的佼佼者,共享全球锂电池正极粘结剂的市场。

③当前高端水性粘结剂市场几乎是瑞翁、JSR、双日等日企的天下,其中日本的瑞翁集团是负极水性粘结剂的龙头企业。

④近年来国内产品逐渐取得进展,进口替代空间较大。

八、聚合物锂电池粘结剂关键企业

索尔维(Solvay)

  ·索尔维成立于1863年,是一家总部位于比利时首都布鲁塞尔的跨国性化工集团。

  ·索尔维在稀土、白炭黑、工程塑料、聚酰胺和中间体、香料及功能化学品、基础化学品、特种化学品、特种聚合物、新兴生物化学等业务领域占据重要地位。

索尔维锂电池用粘结剂

Solef PVDF是一种具有优良的热机械性能和耐化学性的部分氟化半结晶聚合物。作为电极粘结剂时,其性能稳定可靠。

  ·0-5V vs Li+/Li,均具备电化学稳定性

  ·可溶解于NMP中,易于加工

  ·耐受电解液的腐蚀

  ·与电极活性物质具有合适的粘接性

  ·与极板可保持持续粘附力

索尔维锂电池用粘结剂信息(Solef PVDF)

吴羽(Kureha)株式会社

日本吴羽株式会社成立于1944年6月21日,主要从事功能产品、化学品、树脂产品的生产及销售。

聚偏二氟乙烯(PVDF):KF Polymer

  ·与其他氟树脂相比,KF Polymer早成型加工、粉体涂装、熔融粘结等二次加工性方面更加优异。

  ·加工室无需可塑剂、热稳定性等添加物,因此与其他通用树脂相比,TOC成分、金属成分、金属离子的溶出极少,是一种高纯度的树脂。

  ·由于卓越的耐化学药品性能,还可用化工厂各种管道的素材。

  ·耐热性、耐候性俱佳,适用于室外各种覆盖膜等。

  ·机械强度大,耐磨损性、耐冲击性好。

阿科玛(Arlema)集团

  ·阿科玛成立于2004年,总部位于法国巴黎,是一家全球领先的特种化学品生产企业。

  ·集团旗下共有三大业务部门:高性能材料,工业特种产品,涂料解决方案。

阿科玛Kynar PVDF 产品信息

Kynar PVDF系列是阿科玛公司为锂离子电池量身定制的PVDF粘结剂,溶解快、易加工、高粘结/用量少、电解液溶胀性低、电极电阻率低,电压稳定性高。

上海三爱富

  ·上海三爱富新材料科技有限公司是专业从事氟聚合物(聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、氟橡胶FKM等)、氟精细化学品、氟制冷剂等各类含氟化学品的研究、开发、生产和经营的高科技企业。