鋰離子電極主要由具有電化學活性的電極材料、導電劑、粘結劑、集流體等組成，其中粘結劑作為電池材料中的一種重要高分子輔材，以極少的用量發揮了重要的功效，在電池的性能、穩定性及壽命中扮演著至關重要的角色。 

鋰離子電池結構圖

鋰電池粘結劑：粘結劑的主要作用是將活性物質和導電劑等粘附在集流體上，形成完整的電極結構，防止活性物質在充放電過程中發生脫落、剝離，并能夠均勻分散活性物質和導電劑，改善電解液的潤濕性，從而形成良好的電子和離子傳輸網絡，實現電子和鋰離子的高效傳輸、確保電池具有良好的電化學性能和循環穩定性。

粘結劑的作用

粘結劑種類介紹

粘結劑發展歷史

根據溶劑體系不同，鋰電池粘結劑可分為油性粘結劑和水性粘結劑兩大類。目前，廣泛應用的油性粘結劑主要為聚偏氟乙烯（PVDF），水性粘結劑主要包括丁苯橡膠（SBR）乳液、羧甲基纖維素（CMC），和新型水性粘結劑聚丙烯酸（PAA）等。

常見粘結劑分類

結合電極材料的特性，目前正極材料常用油性粘結劑，負極使用水性粘結劑。水性粘結劑性價比高且綠色環保，在負極粘結劑材料方面，CMC+SBR通常在石墨負極中組合使用，但黏附力相對有限，尤其在高比容量硅基負極中難以有效應對體積膨脹。針對這一問題，新型水性粘結劑PAA迎來了發展機遇。

PAA粘結劑與傳統水性粘結劑對比

聚丙烯酸（Polyacrylic Acid，簡稱PAA）是一種環境友好的新型鋰電池水性粘合劑材料，具有獨特的粘結特性，可改善電極結構的穩定性，提升電池的循環壽命，與硅基負極材料具有良好的兼容性，是硅基負極粘結劑的理想選擇。PAA正在逐漸替代傳統的負極粘結劑（CMC+SBR），特別是在高比容量鋰電池應用（對循環壽命要求高）中，具有巨大的市場潛力。

PAA粘結劑樣品圖

PAA粘結劑特性及優勢

PAA粘結劑與活性材料間的作用機理圖

高剝離強度

PAA粘結劑是一類以丙烯酸（CH?=CHCOOH）為單體，通過自由基聚合形成的水溶性高分子化合物，屬于線型粘接，其分子鏈上含有大量羧酸等基團（-COOH、-0H），能與負極活性物質表面形成氫鍵，對集流體有更好的粘結效果。

結構穩定

PAA粘結劑可增強電池穩定性，提升電池循環性能。其在電解液中溶脹小、熱穩定性好、電化學性能穩定，且具有高分子量線性結構，聚合物間作用力大，對顆粒的錨固程度更高，極片的內聚力更強，有利于結構穩定，抑制極片反彈。

安全環保

PAA的體積熱膨脹系數較小，熱擴散系數大，其電池在大功率充放電及高溫下使用時，較傳統粘結劑鋰電池更安全，可降低因體積膨脹引起的電池結構破壞，可以避免因溫度集中而引發的火災；PAA使用水作為溶劑，不易燃、成本低，相較于傳統粘結劑 PVDF（需要有毒溶劑NMP）無毒環保，減少了操作風險和對環境的污染風險。

適配硅基負極

PAA粘結劑能與硅形成類似固體電解質界面的包覆層（SEI膜），維持電極穩定，提高硅基負極的首次庫倫效率；有效地阻隔電解液對活性材料的腐蝕，降低電極阻抗，提高鋰離子擴散速率；顯著改善硅基負極的循環性能，由于其高交聯網絡和機械韌性，能夠有效抑制硅基負極劇烈的體積膨脹問題。

應用體系

硅基負極：硅基負極是PAA的主流應用，可有效抑制硅體積膨脹，提升電池循環性能；

石墨負極：在石墨負極體系中，PAA可替代SBR，提高電池循環壽命和抑制電芯反彈；

正極材料：磷酸鐵鋰和錳酸鋰體系中作為正粘結劑、配合PVDF邊涂使用、配合集流體鋁箔涂炭等。PAA價格更低，整體用量較少，具有成本優勢；

隔膜涂覆：小粒徑PAA粘結劑可與PVDF、分散劑和陶瓷粉體混合后制成漿料，進行涂覆。

PAA應用體系表

市場概況

國內企業積極布局負極粘結劑領域，PAA粘結劑具有巨大的市場潛力。

目前，SBR粘結劑的市場主導地位仍被日本瑞翁株式會社占據，存在一定的供應鏈風險。PAA最早也是由日本和歐美企業研發生產，但其國產化進展迅速，成都茵地樂、回天新材、藍海黑石、長興材料以及深圳研一等眾多國內企業已紛紛布局PAA粘結劑領域。高能量密度負極材料發展推動PAA粘結劑需求量激增，2025年以前年均增長約100%；2025年PAA粘結劑需求量6%固含膠液約57萬噸（粉體3.4萬噸），市場空間50-67億元，毛利率在30%-50%。

隨著國內企業對PAA的研發和生產不斷加大投入，其技術將持續進步，成本也將進一步下降，為鋰電池產業的持續迭代帶來新的助力。與此同時，隨著鋰電池的技術不斷進步，應用場景也在不斷拓寬。除了新能源汽車領域，鋰電池還在電動工具、儲能系統、公共交通等領域得到廣泛應用，這將進一步帶動PAA粘結劑的需求上升。

國內PAA粘結劑主要廠商

武漢先進院技術儲備

武漢先進院依托強大的研發團隊及豐富的研發經驗布局電池輔材——PAA粘結劑生產工藝。研發團隊突破工藝控制難度大、產品均一性差等技術難點，通過特殊的高分子結構設計和特定的聚合工藝開發，獲得富含極性官能團和高分子量的高性能水溶性PAA粘結劑。自研PAA產品已完成小試驗證，目前正處于下游驗證階段，綜合性能已達到行業先進水平。

采用我院工藝生產的PAA粘結劑，剝離強度高、循環壽命長，工藝流程簡單、易于工業化放大，該項目成熟度高，設備投入小，產品結構可控，可根據客戶需求進行差異化產品開發。

武漢先進院PAA技術儲備

電池材料中心

武漢先進技術研究院依托中國科學院深圳先進技術研究院磷基負極材料的研究基礎，自2021年成立電池材料研發中心，已承接湖北省企業委托研發項目經費近8000萬元，順利完成了低成本磷基正極、高性能電解液和快充型磷碳負極材料的關鍵技術研發和中試放大驗證等項目。中心面向新能源汽車關鍵材料需求提供技術研發服務，聚焦電池正極、負極和電解液三大主材，開展高性能電池材料研發與技術攻關，打造了動力電池全生命周期管理技術體系。團隊綜合湖北磷化工產業優勢，針對鈉電材料、固態電池、下一代高品質粘結劑、分散劑、電池全元素回收和錳基正極材料技術等進行前瞻布局，推動湖北磷化工產業步入3.0時代。