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锂电正极粘结剂专家
金融民工1990
长线持有
2023-10-25 21:56:57

1. 基本面信息

(1) 正极粘结剂种类

大部分锂电正极粘结剂是油性PVDF(聚偏氟乙烯)粘结剂,占据90%以上的市场份额。另外,水性粘结剂也在一定程度上受到关注,种类较多,包括PA聚、丙烯酸、PNG、聚丙烯、晴FAA鸡以及聚酰亚胺类的。

 

(2) 正极粘结剂掺混量

正极粘结剂的掺混量约为1%~3%左右,最常见的掺混比例在1.5%左右。根据正极活性材料的要求,添加比例可能在1.4%~1.6%之间波动。

 

(3) 铁锂电池和三元电池的差异

铁锂电池比表面积较大,所以需要添加稍多的粘结剂。而三元电池则需要添加较少的粘结剂。

 

(4) 容量型和倍率型电池的差异

容量型电池主要使用单晶正极材料,而倍率型电池主要使用多晶正极材料。多晶正极材料的比表面积较大,所以多晶电池会添加稍多的粘结剂。

 

(5) PVDF的价格

国产PVDF从最高点的50元/公斤回落到目前的7.5~8元/公斤左右。进口的PVDF产品价格大约集中在50~70元/公斤。

 

2. 替代PVDF的新型粘结剂

(1) 新型粘结剂的选择

新型粘结剂主要考虑环保、成本和工艺优势,瞄准替代pvdf或者说相当于在正极粘结剂领域去开发一些新的东西。

 

(2) 可能的替代品

替换pvdf的新型粘结剂包括使用游戏粘结剂但不含氟的(如外市场深圳公司使用pi聚酰亚胺制作);使用水性凝结剂(如海藻酸钠、聚乙烯醇、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、聚丙烯乳等)来替代使用有机溶剂的pvdf。

 

(3) pi机相对于PVDF的优势

从性能上来说,pi机可以与PVDF相媲美。从成本上来说,pi机的单体较贵,竞争变得更加困难。

 

(4) 其他替代品

替代PVDF的材料包括PA(聚丙烯酸)和PCN(聚乙烯醇)。这两种材料相对于PVDF来说具有更低的成本,更容易调节,并且工艺更成熟。特别是PA作为锂电池粘结剂的替代品,在国内的发展势头很好。

 

(5) 不同材料的价格差异

从使用量上来说,差异不大。从单位成本上来说,PA的价格大约在10-15之间,而PVDF的价格则在15-25之间。通过降低材料价格,替代品可能能实现低成本线。

 

(6) pi类材料的价格难以降低

由于pi类材料的单体较贵,使得降低其价格可能较困难。

 

以上内容为录音中投资者关心的内容的详细描述。

 

Q&A

Q:如果使用PA或者PN类的粘结剂替代PVDF,从成本和性能方面来说如何比较?

 

A:PA和PN类的粘结剂相对于PVDF来说成本更低,改动更快,调节的空间也比较大。它们可以根据正极活性主材的要求进行相应调整。此外,PA和PN类的材料工艺更加成熟。作为锂电池用粘结剂,PA聚丙烯酸具有较好的发展前景,并且可以应用于正极和负极。相比之下,PVDF在正极粘结剂领域的竞争可能更多地被视为一种特殊情况下的替代品,或者是一些小规模应用的选择。

 

Q:如果将Pi类的粘结剂与PVDF进行比较,从性能和成本方面来说有何不同?

 

A:从性能上来说,Pi可以与PVDF基本维持相同的水准,并且具有较好的热稳定性,被视为制作本征型隔膜的上好材料之一。然而,从成本上来说,Pi的优势相对较低,因为Pi的单体价格相对较高。因此,Pi可能更多地被视为一种特殊情况下的替代品或小范围应用的选择。

 

Q:从使用量和成本角度来看,如果使用PA类的粘结剂与Pi类的粘结剂替代PVDF在正极粘结剂的应用上,有何差异?

 

A:从使用量的绝对数值上来说,差异并不大。在质量分数上,差别也不大。目前,PA类的粘结剂的单位成本大约在10~15之间,随着技术的发展,这个成本可能会进一步降低到8~10。而Pi类的粘结剂的单价范围相对较宽,大约在15~25之间,甚至可以达到35。相对于PA类的材料,Pi类的材料种类更多,单价的范围更大。

 

Q:在市场上听到一些非常低的成本线,比如10万以内甚至是五六万左右,您认为PA类的材料有可能降到这种低成本吗?Pi类的材料呢?

 

A:PA类的材料可能有点困难,而PA和PN类的材料可以做到。PA和PN类的材料在正极粘结剂中使用,一般只适用于给铁锂电池做动力或者中低端的储能电池,因为水系粘结剂目前还不能用于高端的、高倍率的、高电压的动力电芯。因此,对于给铁锂电池做中低端电芯的情况下,成本是一个必须要考虑的因素,所以PA可以做到七八万的成本是合理的。至于Pi类的材料,做到五六万的成本可能比较困难。注:PA是指聚丙烯酸,PN是指聚乙烯酸和聚乙烯醇的交联打混的复合聚合物,Pi是指聚酰亚胺。Pi在粘结剂中的应用范围较广,单价较高。

 

Q:深圳的y公司之前也搞过这个锂电正极粘结剂,替代能力有多大?为什么这个替代一直没有完全启动?

 

A:之前有一些上市公司像hmbr这样做,但为什么替代一直没有完全启动,原因在于替代品的渗透率不高。此前,pvdf的价格一直上涨,瞄准从前年到去年这个时期,pvdf的价格一直上涨到50万。此时,pi想替代pvdf成为游戏添加剂粘结剂的替代品。从性能上讲,pi对pptfc聚四氟乙烯和PA都有更多的优势。pi选择在pvdf价格高的时候去替代它。

 

Q:锂电正极水性粘结剂的问题在于高压性能不好,而PA有自身的问题,pi有什么特点?

 

A:锂电正极水性粘结剂的传统材料是聚四氟乙烯,但他的问题在于高压性能不好,只适合使用在中低压电池中。PA相对于pvdf来说容量差一点,但价格较高。pi选择在pvdf价格高的时候去替代它。

 

Q:目前铁锂和三元电池中水性正极粘接剂的渗透率如何?

 

A:目前水性正极粘接剂在铁锂中的渗透率还不高,大约只有几个百分点,使用量在几百吨到1000吨左右。预计随着铁锂的发展和环保要求的提升,水性粘接剂的使用量会逐渐增加。预计到2025年,渗透率可能达到10%至500%,水性粘接剂的使用量可能达到1万吨左右。

 

Q:您对水性正极粘接剂在未来几年内的发展速度有何预期?

 

A:目前水性粘接剂的大规模替代还处于试验阶段,尚未出现大规模的替代。预计随着铁锂的发展和环保要求的提升,水性粘接剂的使用量会逐步增加。到2025年,预计水性粘接剂的使用量可能达到1万吨左右。相比传统的PVDF和SBR,水性粘接剂还有很大的市场增长空间。

 

Q:为什么PVDF更适合三元电池,有什么特点?

 

A:PVDF作为粘接剂更适合三元电池,有几个原因。首先,常见的水溶性粘合剂中含有不饱和双键,容易受到氧化的影响,尤其受4伏以上的电压的影响,这一点对铁锂的性能要求稍低。其次,水性粘接剂的体系很难干燥,需要更高的烘干工艺要求。第三,水作为分散剂容易导致浆料不均匀分散,对工艺造成挑战。另外,三元电池的密度较高,进入云江后容易沉降和分层,对后续工艺的挑战较大。此外,三元电池的pH值变化会对正极容量产生影响,对水性粘接剂不太适合。

 

Q:关于环保方面,水性粘接剂有什么优势?是否在欧美有限制MP(甲基吡咯烷酮)的使用?

 

A:水性粘接剂在环保方面有两方面的优势,一是粘接剂本身无氟,二是引入水,对环保有一定的进展。欧洲从2024年开始禁止或限制NMP(正丙基吡咯烷酮)的生产和使用。美国在环保法规方面相对较宽松,主要对产地做出限制。由于NMP具有强烈的生殖毒性,对环境更加关注。

 

Q:在环保方面,MP和不含氟的PVDF的限制时间表哪个更为紧迫?

 

A:欧洲对MP的限制时间表可能领先于不含氟的PVDF。虽然MP也是其中的目标之一,但从水性替代油性的角度来看,可能更加注重水性粘接剂的发展。

 

Q:特斯拉会使用哪种粘结剂?对电压有什么影响?

 

A:特斯拉会使用水系的Ptfe作为粘结剂。但是对于耐高压的性能相对较差,无法满足特斯拉或Maxwell等公司的需求。因此会采用其他聚合物进行交联辅配或通过电解液添加剂来实现耐高压的要求。

 

Q:对于涉及多层涂覆的粘结剂,是否都是同一种粘结剂?

 

A:不同层次的涂覆粘结剂粘结剂含量比例不同。而涂覆不同粘结剂的溶液之间需要足够的表面能擦,且引入不同的凝结剂体系会增加工艺难度。

 

Q:复合肌瘤体和纯金属的结构体会有什么不同?

 

A:从粘结剂的作用来看,复合肌瘤体和传统肌瘤体一样,不会影响粘结剂的选择。但是在考虑快充的情况下,对倍率性能需要进行特别的考虑。鉴于此,需要对粘结剂做一定的改变。

 

Q:涂炭铝箔的粘结剂体系和电池厂的粘结剂体系是否一样?

 

A:不一定一样。多层涂布粘结剂的目的是解决干燥过程中粘结剂分子在活性材料层中的纵向迁移问题。对于已经在集流体表面涂覆了铝箔的情况,粘结剂的体系则需要根据情况灵活选择。

 

Q:对于粘结剂在电池厂的角色以及合作方式,有哪些情况?

 

A:大型公司通常会选择定向向连接机的供应商,给出方向来主导开发;而中小厂的电芯厂或者下游客户更多采取合作开发。此外,大多数电池厂会去入股粘结剂厂家来做开发,而对于导电剂也适用。

 

Q:如果替代产品出现了性能上的优势,那么可能有哪些优势?

 

A:从性能上来讲,PVDF相对于其他所有目前已知的粘接剂,在三元体系、正极中,性能上是不差的。

 

Q:现在对于环保问题,大家更多的是看水系的问题,是否用MP这类的溶剂,具体情况如何?

 

A:目前业内更多关注水系的粘结剂,但长期看,是否含氟等因素仍是一个方向。但是现在来说水系相对于MP成本也降低了,包括对于电池厂来说,电芯上的回收装置等可能节约了成本。

 

Q:如果采用替代产品的粘结剂,制造成本会增加吗?会影响多少呢?

 

A:如果采用替代产品的粘结剂,制造成本可能会稍微增加一点,但是从工艺上便宜了。而整个的制造成本可能需要量化下来才能算,相对于PVDF也可能比较贵。但是如果没有强力的环保政策的驱动,贵是不能接受的。

 

Q:PVDF在正极和隔膜上的性能要求区别是什么?它们俩的价位大概是什么样一个差距?

 

A:PVDF在连接性上都非常重要。但在隔膜上,机械稳定性、机械强度以及热稳定性比较重要。在活性主材中的凝结剂中,化学稳定性以及电化学稳定性和电学稳定性相对重要。PVDF的价格类似,没有明显的价格区分,主要和粘接剂的分类有关。分子量越高,单价越高,也就是分子量越高,粘接性越强,杂质越少,相应的它的粘接性就越强。这也是为什么进口品比国产品相应的单价还贵很多,因为分子量越高,粘接性就越强,可以使用更少的辅材,让活性主材可以添加更多,从而使整体能量密度更高。


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