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，由于PAA技術(shù)壁壘低，所以進(jìn)入企業(yè)數(shù)量較多，國產(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)觀研報告網(wǎng)發(fā)布的《中國聚丙烯酸（PAA）行業(yè)現(xiàn)狀深度研究與投資前景分析報告（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。
PAA優(yōu)勢簡介
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優(yōu)勢 |
簡介 |
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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，減少了對環(huán)境的污染風(fēng)險，且生產(chǎn)成本更低。 |
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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)極材料在充放電過程中會產(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。 |
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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。 |
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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，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)劑對比
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類別 |
PVDF |
CMC+SBR |
PAA |
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適用場景 |
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 |
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分散體系 |
油性 |
水性 |
水性 |
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優(yōu)勢 |
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會越來越蓬松，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。 |
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劣勢 |
溶劑對環(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SBR在石墨中會被替換，動力儲能不高，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年我國負(fù)極材料出貨量165萬噸，PAA粘結(jié)劑需求量約2.15萬噸。
數(shù)據(jù)來源：觀研天下整理
數(shù)據(jù)來源：觀研天下整理
3、我國PAA行業(yè)技術(shù)壁壘低，國產(chǎn)化率高達(dá)95%
在市場競爭方面，PAA最早由日本、歐美企業(yè)研發(fā)生產(chǎn)，國產(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，所以有很多國產(chǎn)企業(yè)進(jìn)入。根據(jù)相關(guān)資料可知，目前，我國PAA行業(yè)國產(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)萬噸級水平，而瑞翁等國外企業(yè)產(chǎn)能則處于千噸級水平。
PAA主要廠商及產(chǎn)品簡介
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企業(yè) |
國家 |
PAA產(chǎn)品情況 |
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瑞翁株式會社 |
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程中產(chǎn)生的極片膨脹 |
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JSR株式會社 |
日本 |
擁有PAA專利產(chǎn)品 |
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阿科瑪 |
法國 |
擁有PA系鋰電粘結(jié)劑產(chǎn)品 |
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陶氏化學(xué) |
美國 |
擁有PAA產(chǎn)品 |
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茵地樂 |
中國 |
璞泰來參股，現(xiàn)有6萬噸PAA漿料產(chǎn)能 |
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回天新材 |
中國 |
規(guī)劃宜城5.1萬噸鋰電池PAA項目，主要用于硅碳負(fù)極，項目工程投資額3.15萬噸，整體建設(shè)周期為兩期36個月 |
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藍(lán)海黑石 |
中國 |
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 |
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研一新材料 |
中國 |
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 |
資料來源：觀研天下整理（WYD）
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