鋰離子電池粘結(jié)劑行業(yè)介紹修訂稿

1、,r鋰離子電池粘結(jié)劑行業(yè)介紹KiII *4rjXVlX.WEIHUA SyStem OffiCe room WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-鋰離子電池粘結(jié)劑行業(yè)介紹.鋰離子電池介紹概念鋰離子電池是指分別用二個能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負極構(gòu)成的二 次電池。人們將這種靠鋰離子在正負極之間的轉(zhuǎn)移來完成電池充放電工作的獨特機理的鋰 離子電池形象地稱為“搖椅式電池”，俗稱鋰離子電池。鋰離子電池是一種，它主要依靠鋰離子在和之間移動來工作。習慣上，鋰離子進入正 極材料的過程叫嵌入，離開的過程叫脫嵌：鋰離子進入負極材料的過程叫插入，離開的過 程叫脫插。鋰離子電池容易與下而

2、兩種電池概念混淆：一是，雖然常常被用作為鋰離子電池的簡 稱。但嚴格意義的鋰電池是鋰原電池，存在鋰單質(zhì)：另一個是，一種用聚合物取代液態(tài)有 機溶劑的鋰離子電池，英安全性較好。鋰離子電池組成鋰藹子電池主要組成部分包括：正極（Lieoo2鉆酸鋰、LiHno2猛酸鋰、LiFePO2磷酸 亞鐵鋰、三元材料等）、負極（石墨等）、隔膜紙（單層隔膜、三層隔膜等）、電解液（普 通電解液、功能型電解液等）和外殼（鋼殼、鋁殼、軟包裝等）。3.鋰離子電池基本生產(chǎn)工藝序號工序名稱簡單描述1配料將正極和負極材料分別添加粘結(jié)劑和溶劑，攪拌調(diào)制成漿料2過篩漿料調(diào)好后經(jīng)120目或150目篩過濾3涂布將過篩后的漿料放在涂覆機上涂覆

3、在集流體上4制片將涂布后的極片按照工藝要求裁切成大片對極片刮粉。并進行烘 烤5對轆將烘烤好的極片用對餛機滾壓至工藝要求的厚度6點焊極耳將餛壓后合格的極片點上極耳7卷繞將隔膜紙按照要求進行裁切。用卷繞機將極片按照負極/隔膜紙/正 極的順序卷繞成電芯，并用高溫膠紙封口8套殼將電芯逃入鋁殼，并使電芯到達底部9點焊蓋板將蓋板與套殼后的電芯焊接在一起10激光焊接將蓋板和鋁殼用激光焊接機焊接在一起11注液前烘烤焊接好的電芯開口向上，在真空烤箱中烘烤。每隔3小時脫氣一次12注液烘烤結(jié)束的電芯在注液房里，用注液機進行注液。要求濕度符合工 藝要求，注液疑不可過多或過少13陳化注液后的電池靜置16小時14化成對電

4、池進行小電流充電激活電池。一半使用充電240min,再充電 24Omin15分容對電池進行充放電，記錄其容量。按照產(chǎn)品要求把電池分成A. B、C、D等等級16低電壓篩選電池放置兩天后.測量其電壓，低于的為低電壓電池17包裝18入庫（來源：摩根先進材料與技術(shù)公司培訓資料）鋰離子電池的應(yīng)用領(lǐng)域鋰離子電池發(fā)展到今天，應(yīng)用領(lǐng)域已經(jīng)從最初的手機、MP3/MP4.筆記本，發(fā)展到藍牙 耳機、數(shù)碼產(chǎn)品、GPRS導航儀、電動工具、電動自行車、純電動汽車、混合電動車、電動 公交車、航空模具、太陽能及風力發(fā)電儲能設(shè)備、軍事工業(yè)領(lǐng)域等等。隨著技術(shù)及產(chǎn)品研究的深入，鋰離子電池的應(yīng)用范用將會進一步擴大，將會遍及到我 們生

5、活中的各個領(lǐng)域。鋰離子電池的發(fā)展現(xiàn)狀鋰離子電池的生產(chǎn)主要集中于中日韓三國，其中韓國生產(chǎn)商近幾年發(fā)展迅猛。據(jù)日本 市場研究機構(gòu)TSR數(shù)據(jù)顯示，2011年韓國企業(yè)在全球鋰離子電池市場占有率達到39$,首 次超過日本（35%）成為全球最大鋰離子電池生產(chǎn)國。韓國企業(yè)中，三星SDl在全球鋰離子電 池市場占有率為23%, LG化學為16%；日本企業(yè)中，松下為24%,索尼為號。韓國鋰電池 生產(chǎn)商對日本企業(yè)產(chǎn)生了沖擊，2012年11月公開信息顯示，索尼正在討論出售其電池業(yè) 務(wù)。2012年中國鋰離子電池總產(chǎn)量約為40億只，比上年增長約33虬以中國為生產(chǎn)基地的 生產(chǎn)商，排劣靠前的包括力神、ATL、比亞迪和比克等。

6、2012年，全球和中國鋰離子電池 需求繼續(xù)保持增長。6鋰離子電池的發(fā)展趨勢根據(jù)亞化咨詢預(yù)計，未來幾年內(nèi)中國鋰電池市場仍將保持30%的增幅，市場驅(qū)動力主 要來自消費類電子產(chǎn)品和小型動力電池，包括筆記本電腦（含平板）、智能手機、電動自 行車（主要在中國）等。近幾年內(nèi)，鋰離子電池在大規(guī)模儲能和電動汽車的應(yīng)用難以快速 增長，相關(guān)上市企業(yè)仍將而臨發(fā)展困境。此外，受環(huán)境因素制約，部分鉛酸電池企業(yè)將向 鋰電池業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型也將成為發(fā)展趨勢。此外，由于預(yù)期短期內(nèi)大型動力鋰離子電池需求受限，電池和材料生產(chǎn)商放慢了產(chǎn)能 擴張的步伐。2012年10月，LG化學稱其在美國密歇根州的車用鋰離子電池工廠將推遲開 工。該工廠總投

7、資億美元，其中億美元來自美國能源部，年產(chǎn)5-20萬套鋰離子電池組，原 計劃于2012年投入運營。2012年12月消息，三菱化學將凍結(jié)苴對鋰離子電池材料投資 300億日元的增產(chǎn)計劃，至少將推遲到1-2年后實施，10月剛建成的中國電解液裝置也將 停工?？偟膩碚f，雖然3-5年內(nèi)儲能應(yīng)用和電動汽車難有突破性進展，但受消費類電子產(chǎn)品 和小型動力電池的驅(qū)動，鋰離子電池的市場仍有較好增長的空間。此外，受環(huán)境因素制 約，部分鉛酸電池企業(yè)將向鋰電池業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型也將成為發(fā)展趨勢。二-鋰離子電池粘結(jié)劑介紹1概述粘結(jié)劑是鋰離子電池正負極的重要組成部分。鋰離子電池是通過分別在鋁箔和銅箔的 集流體上涂正/負極活性物質(zhì)并干燥而

8、成的。在此工藝中，為了將集流體與活性物質(zhì)粘在一 起，要使用粘合劑。在電極中，粘結(jié)劑的主要作用是粘結(jié)活性物質(zhì)、增強電極活性材料與導電劑以及活性 材料與集流體之間的電子接觸，以及穩(wěn)定極片的結(jié)構(gòu)。粘結(jié)劑還對鋰離子電池正負極充放 電過程中體枳膨脹/收縮起到重要的緩沖作用，因此合適的粘結(jié)劑是鋰離子動力電池成功與 否的關(guān)鍵點之一。電池中常用的粘結(jié)劑有：PVA(聚乙烯醇)，PVA是一種親水性髙聚物白色粉末。PVA可與英他水溶性髙聚物 混溶，如與淀粉、CMC、海藻鈉等都有較好的混溶性。聚四氟乙烯(PTFE),俗稱“塑料王”,是一種白色粉末。PTFE電絕緣性能好， 耐酸，耐堿，耐氧化。常用60%的PTFE乳液作

9、電極粘結(jié)劑。竣甲基纖維素鈉(CMC),為白色粉末，易溶于水，并形成透明的溶液，具有良好 的分散能力和結(jié)合力，并有吸水和保持水分的能力。聚烯炷類(PP, PE以及英他的共聚物)。(PVDF / NMP)或其他的溶劑體系。粘接性能良好的改性SBR橡膠。氟化橡膠。聚胺酯。粘結(jié)劑的性能要求對粘接劑的性能要求主要有：（1）在干燥和除水過程中加熱到13018（TC情況下能 保持熱穩(wěn)立性。（2）能被有機電解液所潤濕。（3）具有良好的加工性能。（4）不易燃 燒。（5）對電解液中的I. iCIQ, I. iPP、6等以及副產(chǎn)物I. iOH,2C03等穩(wěn)左。（6）具有比較高的電子離子導電性。（7）用量少，價格低廉

10、以往的線鎘、鐮氫電池，使用的電解液是水溶液體系，粘接劑可以使用PVA, CHC等水 溶性高分子材料，或PTFE的水分散乳液。鋰離子電池電解液是極性大（因此溶解能力和溶 脹能力高）的碳酸酯類有機溶劑體系，粘接劑必須能耐碳酸酯（至少是不溶解），而且必須滿 足上述的幾點要求，特別是必須滿足在電化學環(huán)境中的穩(wěn)定性，在負極中處于鋰的負電位 下不被還原，在正極中發(fā)生過充電等有氧產(chǎn)生的情況下不發(fā)生氧化。鋰離子電池中的特點是伴隨充放電過程，鋰在活性物質(zhì)中的嵌入一脫岀引起活性物質(zhì) 的膨脹一收縮（如石墨的層間距變化達到10%-H%）,要求粘接劑對此能夠起到緩沖作用。 鋰離子電池的電極在干燥過程中加熱溫度最髙可以達

11、到200C,粘接劑必須能夠耐受這樣 高的溫度。由此可見，粘接劑性能好壞對電池性能的影響很大，鋰離子電池電極制備是采 用涂布工藝，一般采用刮刀或轆涂布的方式，通過刀口間隙調(diào)W活性物質(zhì)層的厚度。鋰離 子電池活性物質(zhì)層的厚度很小，因此涂布刀口的間隙也很小，這樣就要求在漿料中不能有 大的團聚顆粒存在。制作電極需要經(jīng)過偲壓、分切、卷繞等一系列過程才能進入到電池殼 體中，在這些過程中要求沒有活性物質(zhì)粉末脫落或片的脫落。鋰離子電池正負極材料的密度有很大的差別，不同粘接劑必須根拯各種活性物質(zhì)的密 度、松裝密度進行粘度調(diào)整（稀釋或增稠），以保證活性物質(zhì)在漿料中能穩(wěn)左懸浮。鋰離子 電極活性物質(zhì)的密度及英浸液的視密

12、度，各種粘結(jié)劑溶液的粘度，粘結(jié)劑的不燃性反應(yīng)出 粘結(jié)劑的安全性能，一般不燃性用氧化指數(shù)表示。鋰離子電池粘結(jié)劑分類鋰離子電池用粘結(jié)劑主要分為兩類：（1）有機溶劑型粘結(jié)劑，采用有機溶劑N-甲基 毗咯烷酮（NMP）作為分散劑：（2）水性粘結(jié)劑，采用水作為分散劑。有機溶劑型粘結(jié)劑方而，目前普遍采用聚偏氟乙烯（PVDF）作為粘結(jié)劑，PVDF是良 好的粘結(jié)劑，但北電子和藹子導電性差，而且采用PTDF作粘結(jié)劑的極片涂布工藝要求嚴格 密封，能耗大。另外PVDF中含有氟，易與嵌鋰石墨發(fā)生反應(yīng)，導致電池性能下降。且 PVDF的離子和電子的絕緣性增加電池內(nèi)阻，影響其性能發(fā)揮。此外，與PVDF冋時使用的 分散劑一般為

13、有機溶劑N-甲基毗咯烷酮（NMP） O NMP具有分散性好的特點，但易揮發(fā)、毒 性大，且易燃易爆。毒性有機溶劑的揮發(fā)嚴重污染環(huán)境，嚴重影響車間工作人員的身體健 康。而且NMP成本高，回收費用大。水性粘結(jié)劑方而，與有機溶劑型粘合劑相比，水性粘合劑具備只揮發(fā)水汽、生產(chǎn)環(huán)境 綠色、成本低、非易燃等優(yōu)點，成為鋰電關(guān)鍵材料的重要發(fā)展方向。粘結(jié)劑市場趨勢預(yù)計由于粘結(jié)劑是鋰離子電池生產(chǎn)中不可或缺的重要部分，因此其未來的市場前景主要受 鋰離子電池市場需求情況的影響。根據(jù)亞化咨詢預(yù)汁，未來幾年內(nèi)中國鋰電池市場仍將保 持30%的增幅，市場驅(qū)動力主要來自消費類電子產(chǎn)品和小型動力電池，包括筆記本電腦（含平板）、智能手

14、機、電動自行車（主要在中國）等。因此，預(yù)計未來3-5年內(nèi)國內(nèi)粘 結(jié)劑市場需求量將保持上漲趨勢。另據(jù)日本富士研究所預(yù)汁，未來幾年全球粘結(jié)劑的年需 求量增長速率都將超過15%, 10年后預(yù)計市場總額將增長5倍，約合100億人民幣，而屆 時國內(nèi)鋰電池粘結(jié)劑需求呈:約占全球70%以上。三鋰離子電池隔膜介紹隔膜簡介在鋰離子電池中，隔膜是關(guān)鍵的內(nèi)層組件之一，隔膜是鋰電材料中技術(shù)壁壘最高的一 種高附加值材料，約占鋰電池成本的15%。隔膜的作用主要有兩個方面：一方而起到分隔正、負極，防止短路的作用：另一方而，隔膜能夠讓鋰離子通過，形成充放電回路。隔膜性能的優(yōu)劣直接影響著電池內(nèi)阻、放電容量、循環(huán)使用壽命以及安全

15、性能。隔膜 越薄，孔隙率越高，電池內(nèi)阻越小，高倍率放電性能越好，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的 綜合性能具有重要的作用。鋰離子電池對隔膜的要求（1）具有電子絕緣性，保證正負極的機械隔離：（2）有一左的孔徑和孔隙率，保證低的電阻和髙的離子電導率，對鋰離子有很好的透 過性：（3）耐電解液腐蝕，電化學穩(wěn)立性好；（4）對電解液的浸潤性好并具有足夠的吸液保濕能力：（5）具有足夠的力學性能，包括穿刺強度、拉伸強度等；（6）空間穩(wěn)左性和平整性好；(7)熱穩(wěn)左性和自動關(guān)斷保護性能好。鋰電池隔膜基體材料鋰電池隔膜基體材料主要包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加劑。隔膜所采用基體材料對 隔膜力學性能以及與電解液的浸潤度有直接

16、的聯(lián)系。國內(nèi)鋰電池廠家所采用的基體材料基 本都是通過外購，自身研發(fā)實力不強。鋰電池隔膜行業(yè)進入壁壘隔膜是鋰電材料中技術(shù)壁壘最髙的一種髙附加值材料，約占鋰電池成本的15%英技 術(shù)難點在于造孔的工程技術(shù)、基體材料以及制造設(shè)備。苴中造孔的工程技術(shù)包括隔膜造孔 工藝、生產(chǎn)設(shè)備以及產(chǎn)品穩(wěn)疋性。基體材料包括聚丙烯、聚乙烯材料和添加劑。髙端產(chǎn)品特別是動力電池對隔膜的一致性要求極高。除了厚度、面密度、力學性能這 些基本要求之外，對隔膜微孔的尺寸和分布的均一性也有很高的要求。因為微孔的尺寸和 分布直接影響到隔膜的孔隙率、透氣性、吸液率。就國內(nèi)現(xiàn)有的隔膜生產(chǎn)技術(shù)，隔膜的厚 度、強度、孔隙率不能得到整體兼顧，量產(chǎn)批

17、次穩(wěn)泄性較差。隔膜項目投資金額大、周期長、技術(shù)風險高?，F(xiàn)在國產(chǎn)隔膜的市場主要集中在中、低 端小型鋰電池領(lǐng)域。隔膜價格居高不下的主要原因是一些制作隔膜的關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)備被日 本和美國所壟斷，國產(chǎn)隔膜特別是髙端隔膜的指標還未達到國外產(chǎn)品的水平。國內(nèi)隔膜市場的現(xiàn)狀目前國內(nèi)隔膜的總體水平落后，國內(nèi)由于多方面技術(shù)上的綜合差距，不能達到國外一 樣的精密控制。產(chǎn)品差距主要在于厚度、強度、孔隙率等指標不能得到整體兼顧，且疑產(chǎn) 批次穩(wěn)左性較差。因此研究開發(fā)低成本、制作工藝簡單、孔徑尺寸適當、空隙率高、機械強度能滿足要 求的微孔聚介物隔膜對于提髙電池性能和降低電池成本具有重要的實際意義。據(jù)證券時報報道，作為鋰電池關(guān)鍵組件和最具投資價值的隔膜產(chǎn)業(yè)正呈現(xiàn)大躍進態(tài) 勢，但品質(zhì)立位仍集中在中低端，滿足市場需求的高品質(zhì)隔膜領(lǐng)域還是一片藍海。證券時報統(tǒng)計，目前國內(nèi)已有近50家企業(yè)在建和計劃投資上馬鋰電池隔膜項目，預(yù)計 新增產(chǎn)能超過6億平方米。從行業(yè)整體來看，涉及鋰電池隔膜業(yè)務(wù)的近50家企業(yè)中，已經(jīng) 建