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锂电级 PVDF需求快速增长

发布时间:24-01-10 浏览次数: 134

  PVDF 产品性能存在较大差异,可分为常规级产品和锂电级产品;常规级PVDF 产品主要用于制备涂料、耐腐蚀塑料、滤膜、光伏背板膜等;锂电级 PVDF 主要用于制备锂电池正极油性粘结剂,用量较小,但相比常规级 PVDF 性能要求较高,市场价值也较高。

  PVDF 在锂电池中应用于正极粘结剂和隔膜涂敷,适配锂电池的工作环境主要得益于其优质的耐老化性、低介电损耗,以及在电极溶剂中的耐溶胀性。

  耐老化性:具备较长的循环寿命;

  低介电损耗:对于电极的充放电干预较少;

  耐溶胀性:溶解于正极浆料溶剂 NMP 且不易溶胀,电池粘结剂溶胀会导致极片的厚度增加膨胀,不利于电池的充放电循环。

  PVDF 是非同质化产品,存在牌号差异。

  PVDF 产品的非同质源于分子量、平均聚合度、端基、共聚时添加单体的不同等,不同型号的 PVDF 产品适配不同应用场景。除去高端锂电粘结剂产品外,常规级 PVDF 应用于涂料、注塑、滤膜、光伏背板、隔膜涂敷等领域。

  PVDF 生产厂商根据不同的下游应用场景,生产定制化产品。

  以国外进口产品比利时-索尔维 Solef PVDF材料为例,其 PVDF 氟树脂产品有多种型号,分为PVDF悬浮和PVDF乳液等,锂电池粘结剂 PVDF 产品价格相对较高。

  常规级 PVDF 往往作为特种材料,满足较高的耐候性、耐腐蚀性等要求。

  涂料领域:PVDF 涂料采用 PVDF 氟树脂和耐候性极好的特殊颜料为主要成分,户外使用达 20 年以上,写字楼、商业建筑、机场等建筑主要选用 PVDF 涂料。

  注塑领域:PVDF 加工性能优异,可通过挤出成型等方法加工为薄膜、片材、管材、棒材等,具备良好的耐化学性、加工性、抗疲劳和蠕变性,常用于反应釜。

  光伏领域:PVDF 是优异的光伏背板氟膜材料,阻燃性好于传统 PVF 材料,优秀的耐候性使 PVDF 能长时间曝光于阳光、空气中不老化,使用寿命可达 50 年。

  滤膜领域:PVDF 不易吸附有机物,具备良好抗污性能,相对于 PES/PS/PVC 膜等材料具有耐氧化性,耐频繁化学清洗,机械强度高。

  锂电粘结剂 PVDF 在全部正极粘结剂的市场渗透率高达 90%。

  PVDF 在正极上可以粘接活性物质、导电剂和集流体,保持活性物质制浆时的均匀性和稳定性,提供电极内所需的电子传导,对电池的容量维持、使用寿命、稳定性等起到至关重要的作用。

  锂电粘结剂 PVDF 在其应用领域内无成熟替代品,需求具备刚性。

  常规级 PVDF 在涂料、注塑领域的应用主要因为其相对传统树脂材料更为稳定,起到“锦上添花”的作用,存在替代品;在光伏背板氟膜领域受双玻组件占比上升影响,存在被逐渐替代的可能性;在隔膜涂敷领域受到 PAA、PMMA 等替代材料冲击。锂电粘结剂 PVDF 是锂电池的核心辅材,与溶剂 NMP 经过复杂的比例调整搭配使用。粘结剂用量较小,但性能优劣直接影响电池的各项电化学性能,即使有新型粘结剂的出现,实际应用前也须通过下游漫长而严苛的测试。因此锂电粘结剂 PVDF 具备较强的需求刚性。

  当前常规级 PVDF 的生产技术已较为成熟,几乎不存在技术壁垒,锂电粘结剂 PVDF 生产技术要求较高,只有少数国外企业掌握并具备量产能力。由于技术壁垒高,少数 PVDF 能够量产通过电池厂商验证的锂电粘结剂 PVDF 产品,2021 年我国锂电粘结剂 PVDF 年产能预计仅 1.9 万吨/年。

  常规以均聚为主的 PVDF 产品难以满足锂电池粘结剂的使用要求。具体表现为:易结晶使得电解液分子难以流通,充放电复合增大;收缩率和集流体的收缩率差异较大,活性物质易从集流体剥离;分子量不足导致粘结能力不足等。因此锂电粘结剂 PVDF 一般选用 PVDF 均聚物改性,以解决降低结晶度、提高粘结性、适当的分子质量和对电解液的溶胀性等问题。聚合物改性的方法、共聚单体的选取、设备参数的设定等都需要复杂的研发、测试,难度较大。由于技术壁垒高,少数 PVDF 能够量产通过电池厂商验证的锂电粘结剂 PVDF 产品,目前还是国外厂家索尔维的 Solef PVDF等产品占领主要市场。

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