中國(guó)粉體網(wǎng)訊 PVDF是半結(jié)晶聚合物——聚偏氟乙烯的簡(jiǎn)稱(chēng)，是一種外觀為乳白色半透明顆�；虬咨勰┑母叻肿踊衔�，也是是氟塑料系列中第二大最常用的產(chǎn)品。
PVDF（圖片源自阿科瑪官網(wǎng)）
PVDF在鋰離子電池領(lǐng)域的應(yīng)用
近年來(lái)，伴隨消費(fèi)電子、新能源汽車(chē)、光伏儲(chǔ)能等產(chǎn)業(yè)的高速發(fā)展，PVDF的應(yīng)用領(lǐng)域也得到進(jìn)一步擴(kuò)大，其中在鋰離子電池領(lǐng)域中，PVDF便同時(shí)作為正極粘結(jié)劑以及隔膜材料來(lái)應(yīng)用。
鋰離子電池正極粘結(jié)劑
粘結(jié)劑在鋰離子電池中，主要有以下三個(gè)作用，將正負(fù)極活性物質(zhì)和導(dǎo)電碳粘結(jié)，緩解充放電過(guò)程中的體積膨脹，使活性材料和導(dǎo)電劑穩(wěn)定分散易于涂覆。粘結(jié)劑作為電池中不可忽視的一環(huán)，其性能要求包括：具有合適的粘結(jié)強(qiáng)度、在電極制備中形成穩(wěn)定的漿料、電化學(xué)性穩(wěn)定、化學(xué)穩(wěn)定性、良好的熱穩(wěn)定性以及一定的離子和電子導(dǎo)電性。
由于正極極片易吸水，過(guò)多的水分會(huì)導(dǎo)致電極發(fā)生不可逆反應(yīng)，因此鋰離子電池正極粘結(jié)劑通常采用油性PVDF，且由于PVDF 在其應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)無(wú)成熟替代品，需求具備剛性，PVDF在全部正極粘結(jié)劑的市場(chǎng)滲透率高達(dá)90%。
PVDF 在正極上可以粘接活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑和集流體，保持活性物質(zhì)制漿時(shí)的均勻性和穩(wěn)定性，提供電極內(nèi)所需的電子傳導(dǎo)，對(duì)電池的容量維持、使用壽命、穩(wěn)定性等起到至關(guān)重要的作用。
不過(guò)由于PVDF與電極材料間存在較弱的范德華力，容易導(dǎo)致電極顆粒脫團(tuán)，進(jìn)而導(dǎo)致容量衰減，同時(shí)PVDF的體積膨脹使電池在充放電的過(guò)程中電阻增加，粘結(jié)強(qiáng)度也有所下降，對(duì)鋰離子體系的電化學(xué)性能有著不利的影響。因此，目前市場(chǎng)上所使用的PVDF粘結(jié)劑通常為改性PVDF，其改性方式包括接枝改性、共聚改性以及共混改性等。
鋰離子電池隔膜材料
隔膜是鋰離子電池最為關(guān)鍵的組成部分，它位于陽(yáng)極和陰極之間，起到分隔陰陽(yáng)極、防止短路的作用，同時(shí)又允許鋰離子通過(guò)模孔結(jié)構(gòu)中的電解液自由傳輸。隔膜的性能直接影響電池的性能，如能量密度、功率密度、循環(huán)壽命和安全性。為了確保鋰離子電池安全有效穩(wěn)定運(yùn)行，鋰離子電池隔膜需要滿(mǎn)足以下條件：
而PVDF具有高極性和高介電常數(shù)，有助于鋰鹽的離子化，而且能夠在電解液中溶脹，且具有優(yōu)良的力學(xué)性能、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性，以及易于成膜等特點(diǎn)，因此PVDF及其共聚物聚偏氟乙烯-六氟丙烯（PVDF-HFP）、聚偏氟乙烯-三氟乙烯（PVDF-TrFE）、聚偏氟乙烯-三氟氯乙烯（PVDF-CTFE）在鋰離子電池隔膜領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用。
不過(guò)由于PVDF 具有較高的結(jié)晶度和界面電阻，導(dǎo)致其包埋液體電解液的親和力差，限制了PVDF在鋰離子電池隔膜領(lǐng)域的應(yīng)用。為了改善PVDF隔膜的相關(guān)性能，擴(kuò)大其應(yīng)用范圍，研究人員采用了很多改性方法，包括本體改性和表面改性。
PVDF市場(chǎng)概況
以寧德時(shí)代 2020 年 3.48 億/GWh 的原料采購(gòu)成本測(cè)算，PVDF 僅占其采購(gòu)成本的約 1.7%。2021-2022 年，盡管 PVDF 價(jià)格飆升，但在鋰電材料整體價(jià)格大漲的背景下，其成本占比也僅上升至約 5%。
雖然目前隔膜材料種類(lèi)繁多，PVDF僅占其中小部分市場(chǎng)，但作為正極粘結(jié)劑，PVDF目前仍是無(wú)可替代，占有正極粘結(jié)劑超過(guò)90%的市場(chǎng)，而受益于新能源賽道的持續(xù)發(fā)展，鋰離子電池出貨量不斷提升，帶動(dòng) PVDF 粘結(jié)劑的需求也在不斷提高。根據(jù)氟務(wù)在線(xiàn)統(tǒng)計(jì)，2022年我國(guó)PVDF總產(chǎn)能12.5萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)2023年總產(chǎn)能19.8萬(wàn)噸。不過(guò)由于發(fā)展時(shí)間較短，目前國(guó)內(nèi)PVDF產(chǎn)品主要用于低端鋰離子電池產(chǎn)品，而高端鋰電池基本仍然使用進(jìn)口PVDF材料。
國(guó)內(nèi)PVDF生產(chǎn)企業(yè)
目前國(guó)內(nèi)PVDF生產(chǎn)企業(yè)包括聯(lián)創(chuàng)股份、巨化股份、中化藍(lán)天、三愛(ài)富等。
1、聯(lián)創(chuàng)股份
國(guó)產(chǎn)鋰電級(jí)PVDF先發(fā)企業(yè)，成立于2003年，主要從事互聯(lián)網(wǎng)營(yíng)銷(xiāo)和相關(guān)服務(wù)及含氟新材料、聚氨酯新材料的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售等業(yè)務(wù)，主要產(chǎn)品有含氟制冷劑、含氟聚合物、組合聚醚、聚酯多元醇、聚醚多元醇等，當(dāng)前已形成系列氟化工產(chǎn)品、聚氨酯產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈。
2022年6月30日，聯(lián)創(chuàng)股份公告稱(chēng)，子公司山東華安新材料年產(chǎn)8000噸PVDF項(xiàng)目，其中一期生產(chǎn)線(xiàn)3000噸PVDF已進(jìn)入試生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)階段，二期5000噸/年產(chǎn)能按照計(jì)劃于2022年6月試投產(chǎn)。根據(jù)規(guī)劃，公司PVDF遠(yuǎn)期產(chǎn)能約6.4萬(wàn)噸產(chǎn)能。
2、巨化股份
國(guó)內(nèi)氟化工行業(yè)龍頭，成立于1998年，主要從事基本化工原料、氟化工原料、制冷劑、含氟聚合物材料、含氟精細(xì)化學(xué)品、食品包裝材料及后續(xù)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)與銷(xiāo)售等業(yè)務(wù)。于2005年開(kāi)工年產(chǎn)萬(wàn)噸的R134a項(xiàng)目；2011年，公司與控股股東巨化集團(tuán)的技術(shù)中心合作，開(kāi)始研發(fā)第四代制冷劑，完善技術(shù)儲(chǔ)備；隨后幾年，通過(guò)持續(xù)的研發(fā)投入，公司持續(xù)完善氟化工產(chǎn)業(yè)鏈。
3、中化藍(lán)天
中化藍(lán)天集團(tuán)有限公司成立于2000年，是中國(guó)中化控股有限責(zé)任公司（由中國(guó)中化集團(tuán)有限公司與中國(guó)化工集團(tuán)有限公司聯(lián)合重組而成）成員企業(yè)。2005年公司開(kāi)始著力研發(fā)鋰電用PVDF膠粘劑樹(shù)脂，是國(guó)內(nèi)首家實(shí)現(xiàn)共聚PVDF產(chǎn)業(yè)化的企業(yè)。目前發(fā)展出一系列的鋰電池用PVDF粘結(jié)劑產(chǎn)品，包括高分子量均聚產(chǎn)品中耐®2533、低分子量均聚產(chǎn)品中耐®2510。
4、三愛(ài)富
上海華誼三愛(ài)富新材料有限公司是上海華誼（集團(tuán)）公司的全資子公司，成立于2007年，是專(zhuān)業(yè)從事氟聚合物（聚四氟乙烯PTFE、聚偏氟乙烯PVDF、氟橡膠FKM等）、氟精細(xì)化學(xué)品、氟制冷劑等各類(lèi)含氟化學(xué)品的研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)的高科技企業(yè)。國(guó)內(nèi)PVDF第一條產(chǎn)線(xiàn)由三愛(ài)富建立。目前公司擁有3萬(wàn)噸 PVDF 產(chǎn)能，主要用于涂料、光伏背板等領(lǐng)域。
國(guó)外PVDF生產(chǎn)企業(yè)
目前國(guó)外PVDF生產(chǎn)企業(yè)包括阿科瑪、索爾維、株式會(huì)社吳羽、大金柱式工業(yè)會(huì)社等。
1、阿科瑪
阿科瑪中國(guó)總部位于上海。中國(guó)市場(chǎng)對(duì)于整個(gè)阿科瑪集團(tuán)有著舉足輕重的作用，是其第二大國(guó)家市場(chǎng)。早在1984年，阿科瑪?shù)那吧肀阋言谥袊?guó)開(kāi)展業(yè)務(wù)。秉承集團(tuán)創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，阿科瑪在中國(guó)的業(yè)務(wù)不斷發(fā)展壯大。阿科瑪在歐洲、北美和亞洲均設(shè)有PVDF生產(chǎn)基地。
2、索爾維
索爾維成立于1863年，今天的索爾維在其大部分業(yè)務(wù)領(lǐng)域都位列世界前三。目前，索爾維在中國(guó)有12個(gè)生產(chǎn)基地以及1個(gè)研究與創(chuàng)新中心。蘇威特種聚合物（常熟）有限公司成立于2007年，隸屬于索爾維集團(tuán)特種聚合物事業(yè)部。索爾維PVDF有兩個(gè)系列：Solef PVDF和Halar PVDF，其中Solef PVDF用于鋰電粘結(jié)劑、太陽(yáng)能背板及粒狀樹(shù)脂領(lǐng)域，生產(chǎn)基地在中國(guó)和法國(guó)。Halar PVDF主要用于涂料領(lǐng)域，生產(chǎn)基地在美國(guó)。
3、株式會(huì)社吳羽
株式會(huì)社吳羽創(chuàng)立于1944年，集團(tuán)總部位于日本東京都，目前在全球10多個(gè)國(guó)家共擁有40余家分支機(jī)構(gòu)。吳羽集團(tuán)是一家以生產(chǎn)特殊化學(xué)品和樹(shù)脂為主的國(guó)際化集團(tuán)公司，是世界上為數(shù)不多的聚偏二氟乙烯（PVDF）樹(shù)脂生產(chǎn)制造商，該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能電池背板膜、水處理中空纖維膜、鋰離子電池正、負(fù)極黏合劑等領(lǐng)域，其中在鋰離子電池正、負(fù)極黏合劑應(yīng)用上占全球市場(chǎng)份額的50%。
4、大金工業(yè)株式會(huì)社
日本大金工業(yè)株式會(huì)社創(chuàng)立于1924年，是一家活躍在空調(diào)、氟化學(xué)、電子、油壓機(jī)械等多種領(lǐng)域的跨國(guó)企業(yè)。2001年4月，大型氟樹(shù)酯制造和銷(xiāo)售公司“大金氟化工（中國(guó)）有限公司”在中國(guó)常熟成立。主要從事含氟新材料產(chǎn)品的生產(chǎn)加工和銷(xiāo)售、技術(shù)研發(fā)、技術(shù)服務(wù)、技術(shù)咨詢(xún)等。
參考資料：
1、彭黎波.鋰離子電池用PVDF粘結(jié)劑的改性與性能研究
2、張玉坤, 鄒朝輝等.鋰離子電池用PVDF隔膜改性研究進(jìn)展
3、張玉坤.鋰離子電池用隔膜材料研究進(jìn)展
4、盧合歡.改性PVDF粘結(jié)劑及其在鋰離子電池中的應(yīng)用
5、BDO研究院、未來(lái)智庫(kù)、氟務(wù)在線(xiàn)、各公司官網(wǎng)等。
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/生魚(yú)）
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