1. 项目背景 

电池用粘结剂是锂/钠电池中的重要组成部分之一。最新《中国锂离子电池粘结剂行业发展趋势研究与未来投资分析报告》指出，我国动力电池出货量年复合增速将超过25%，至2030年有望超过4.5TWh。面向不断增长的市场规模，粘结剂市场需求亦不断扩大，预计2025年将超过百亿。其中，更加绿色环保的水系粘结剂逐渐受到行业青睐，至2030年预计可从目前的35%的市场份额增至56%。

粘结剂除了粘结作用以外，还可对在充放电中体积变化的正负极材料所产生的应力起到一定的缓冲作用，对维持极片完整性，保障循环稳定性至关重要。目前正极体系中普遍使用油系PVDF粘结剂，其应用瓶颈主要体现在：其一，分子链在高电流密度下多次循环后会失效，导致极片粉化乃至从集流体表面脱落，电池性能劣化；其二，在制备浆料时使用高沸点有机溶剂NMP，环保、安全及成本压力大，还会导致PVDF的脱氟反应继而引发电极体系的副反应、降低储能效率（NMP已在2011年被欧盟纳入高关注度物质进行管控）。在以石墨为代表的负极应用场景中，虽然水系CMC/PAA/SBR粘结剂广泛使用，但其局限于：其一，力学性能不佳，导致极片脆性以及卷绕等工艺问题多；其二，粘结网络无法满足硅碳等高容量负极材料抑制膨胀的使用需求；其三，低温动力学性能不足，不能满足宽温域应用要求。

近年来，国产粘结剂发展迅速，已成为全球粘结剂制造领域的中坚力量，然而产能不断创新高的同时，也困囿于上述技术瓶颈，缺乏实质性创新突破，难以适应不断更新换代的电池材料。因此，开发适用于更高能量密度的正、负极体系的高性能（水系）环保粘结剂，对锂电产业的绿色化及高比能升级至关重要，是行业重点研发与投资对象。

2. 技术优势

本团队分别针对三元、铁锂、铁钠等正极材料，以及硅、硅碳、硬碳等负极粘结剂进行技术攻关，开发了系列增强型水系复合粘结体系。其中，针对正极体系开发的水系复合粘结剂主要围绕环保和高倍率进行升级；而针对负极开发的水系复合粘结剂则聚焦高力学性能和宽温域的实现。相较于PVDF或者CMC等传统线型粘结剂以点、线为主的静态粘结模式，增强型水系复合粘结剂体系实现了“动-静态协同”的面、体粘结模式，从而有效提升了电池性能。对标当前商用粘结剂，本团队自主研发的粘结剂经全电池验证，具有以下三方面的显著优势：

①成本优势。正极中，粘结剂用量与油系PVDF用量相当，但生产成本仅为PVDF的50%左右，且不再使用有机溶剂，绿色环保安全；负极中，粘结剂用量及成本较传统水系CMC/PAA/SBR体系减少20%以上；制浆工艺可无缝接入现有产线。

②性能优势。目前动力电池快充技术的应用与研究集中在3C-10C，而本技术可使快充性能达到20C（3分钟内充满）；可在常温（25℃）循环2000次后容量保持率提升10%~20%，并且可在低温（-20 ℃）和高温（60 ℃）环境下稳定运行，容量保持率比商业粘结剂提升10%以上，体现出优异的循环、倍率和宽温域性能。

③高比能优势。提升动力电池的能量密度是研发的重点目标（2023年11月，中国纯电动乘用车系统高于160Wh/kg的高能量密度车型产量占比仅为17.5%）。本技术不仅对三元正极、硅系负极等高能量密度电极有优异的粘结效果，而且利用其独特的“自压实”作用，可使单位面积极片的活性物质负载量提升至少2%，从而实现全电池能量密度至少10%的提升。

3. 应用前景

      由于锂电产业正处于“新质”升级中，国内外企业均积极布局水性粘结剂的研发和推广（如苏州晶瑞、日本制纸等），产生了很多新创企业，未来3年将是布局关键期。增强型水系复合粘结剂已实现公斤级量产，并通过了融通高科、楚能、骆驼等企业的放大验证且反馈良好，极具行业竞争力。