核心突破
自2019年起,研一同步布局液胶与粉体型PAA粘结剂的研发。经过多年在合成方法、粉体工艺及设备方面的持续创新,研发团队实现了从分子结构设计、制备路线、量产工艺到产品形态的系统性突破:
突破一:聚合物链结构精准调控与粉体工艺优化
通过丙烯酸等多种单体的控制共聚合技术,在分子链中精准引入羧基(-COOH)、氰基(-CN)等多种官能团,并结合分子量及其分布的调控,以及粉体加工工艺的创新,使A ONE(powder)在性能上较传统PAA溶液实现进一步升级。
突破二:绿色低能耗粉体制备工艺,引领制造革新
研一自主研发的丙烯酸多元共聚物粉体量产工艺,具备绿色低碳、能耗低的显著优势,从根本上突破了传统干燥工艺单批处理量少、高能耗、热敏物质易分解的局限。该工艺在温和条件下即可制备高洁净、流动性好的粉体,并带来以下独特价值:
①取代“CMC+PAA”粘结剂组合,实现粘结力大幅提升;
②单体残留显著降低,相比传统胶液呈指数级下降,有助于减少电解液副反应,提升电池循环性能2%—8%;
③储存与运输成本较溶液降低30%以上,有效缓解海外客户的库存压力,增强海运稳定性。
突破三:追求品质“零缺陷
依托研一自动化、全封闭式产线,A ONE(powder)实现了低单体残留、低金属杂质含量,追求产品品质“零缺陷”。
从“液态”到“固态”,形态创新实现“低成本、简单化”
技术进步不仅体现在性能提升,更源于产品发展方向变革所带来的价值链重塑。研一千吨级A ONE(powder)粉体粘结剂的成功量产,为客户在运输(尤其是出口海外)、库存管理及工艺效率等方面实现了“低成本、简单化”。2026年研一还将推出全新一代PAA和SBR(极致创新开发极致产品),持续引领水性粘结剂的新未来。
一、行业概况
PAA,即聚丙烯酸(Polyacrylic Acid),被誉为锂电池负极粘结剂的新星。它以其独特的粘结特性和与硅基材料的卓越兼容性,正逐步在市场中占据一席之地,甚至有望替代传统的负极粘结剂如CMC+SBR。特别是在高比容量锂电池的应用领域,PAA展现出了巨大的市场潜力。其化学式为[C3H4O2]n,含有丰富的羧基(-COOH)基团,使得在电极材料中能够形成牢固的粘结。
与传统粘结剂相比,PAA展现出更环保的特性,并能够很好地适配硅基材料。锂电池粘结剂通常分为油性和水性两大类别。油性粘结剂的代表是PVDF,尽管它在市场上占据较大份额,但因其溶剂对环境有害且容易与嵌锂石墨发生副反应,从而影响电池性能,其应用受到一定限制。另一方面,水性粘结剂如CMC+SBR虽然环保性好,但在高比容量硅基负极中难以有效应对膨胀问题,导致其应用受到局限。
新型粘结剂PAA其侧链富含的官能团能够与负极活性物质表面形成氢键,提供出色的黏附力,且还能在硅基负极上形成类似于固体电解质界面(SEI)的包覆层,显著改善硅基负极的循环性能,并有效减轻膨胀带来的影响。这些优势使得PAA在锂电池负极粘结剂市场中脱颖而出,逐渐成为替代传统粘结剂的理想选择。
PAA粘结剂行业产业链上游为原材料及生产设备供应环节,主要包括丙烯酸(AA)单体、去离子水、引发剂、缓聚剂等。产业链中游为PAA粘结剂生产制造环节,代表厂商有晶瑞电材、回天新材、研一新材料有限责任公司、蓝海黑石、茵地乐等。产业链下游为PAA粘结剂应用需求环节,主要包括负极材料、正极材料、隔膜、铝箔等。其中在负极材料石墨体系中作用为替代部分SBR,在硅基体系中作为粘结剂。在磷酸铁锂、锰酸锂正极材料中的作用为活性物质中的粘结剂以及边涂绝缘和集流体部分使用。
二、产业环境
PAA作为一种优于传统粘结剂的材料,由于其独特的粘结特性和与硅基材料的良好兼容性,PAA正在逐渐替代传统的负极粘结剂,特别是在高比容量锂电池应用中,具有巨大的市场潜力。因此,随着新能源汽车等产业发展,我国负极材料应用需求量将日益增长,国内PAA粘结剂应用消费量也将持续上升。
此外,锂电池粘结剂作为最关键的上游组件之一,受到国家层面鼓励和支持,与锂电池行业、新能源汽车行业形成了同步创新和相互促进的发展道路。近年来国家陆续出台了多项政策,鼓励PAA行业发展,如2023年12月工信部发布《重点新材料首批次应用示范指导目录(2024年版)》,将“锂电池用粘接剂、分散剂-锂离子电池隔膜用丙烯酸多元共聚物粘接剂”列为新型能源材料。综上分析,我国PAA粘结剂行业发展环境正在不断优化,市场需求及政策利好都将持续推动产业向上发展。
三、产业现状
PAA是一种具有广泛应用领域和优异性能的高分子化合物,随着全球能源结构转型和新能源汽车行业的快速发展,锂电池作为核心动力源,其市场需求呈现爆发式增长,叠加在环保法规日益严格的背景下,PAA作为水性涂料分散剂、造纸增强剂等角色愈发重要,促使全球PAA市场加速发展。数据显示,2024年全球PAA粘结剂市场规模已从2022年的214.94亿元增长至234.14亿元。
我国是全球PAA重要生产和消费大国,随着国内产业经济加速发展,特别是电动汽车、消费电子等新兴产业的崛起,锂离子电池需求持续攀升,进而带动了作为关键原料需求的激增,同时,环保政策的推动也使得水处理行业对PAA的需求保持稳步增长,全国PAA产业呈现加速发展态势。根据统计,2024我国PAA粘结剂应用需求规模已从2021年的0.6万吨左右增长至2.3万吨以上,年复合增长率高达53.98%。
四、企业格局
在市场竞争方面,PAA最早由瑞翁株式会社、JSR株式会社、阿科玛、陶氏化学等日本、欧美企业研发生产,但得益于PAA技术壁垒偏低,叠加市场及政策双重驱动,回天新材、茵地乐等国产企业纷纷加速布局PAA产品研发,数据显示,目前国产企业PAA粘结剂产能已突破万吨大关,而瑞翁等国外企业则仍维持在千吨级水平,使得我国PAA行业国产化率已达惊人的95%。
五、未来趋势
1、市场需求持续增长,应用领域不断拓展
随着全球能源结构转型和新能源汽车行业的快速发展,锂电池作为核心动力源,其市场需求呈现爆发式增长。PAA粘结剂作为锂电池负极材料的关键添加剂,凭借其环保性、成本效益及与硅基材料的优异适配性,市场需求持续攀升。且随着硅基负极材料在高比容量锂电池中的广泛应用,PAA的需求将进一步扩大。此外,PAA在涂料、造纸、水处理、纺织等传统领域的应用也稳步增长,尤其在环保法规日益严格的背景下,其作为水性涂料分散剂、造纸增强剂等角色愈发重要,推动市场需求多元化发展。
2、技术创新推动产业升级,产品性能持续提升
为满足下游行业对更高性能产品的需求,PAA粘结剂企业正加大研发投入,致力于开发性能更优、成本更低的产品。通过技术创新,企业提高了PAA的粘结强度、耐化学腐蚀性和热稳定性,使其在锂电池领域能更好地抑制活性材料体积膨胀、降低电极阻抗,提升电池循环寿命和容量保持率。同时,针对不同应用场景,企业开发了定制化PAA产品,如调整分子量、固含量等参数,以满足客户个性化需求。此外,生物基PAA粘结剂等新型材料的研发,为行业可持续发展提供了新方向。
3、国产化率提高,市场竞争加剧
我国PAA粘结剂行业国产化率已高达95%,回天新材、茵地乐等本土企业通过技术积累和产能扩张,逐渐占据市场主导地位。然而,随着市场竞争加剧,企业面临价格战和技术迭代的双重压力。为提升竞争力,企业加强产业链上下游协同合作,整合资源降低成本,并通过扩产项目提升产能以满足市场需求。同时,企业积极拓展国内外市场,加强与终端客户的合作,提升品牌知名度和市场占有率。此外,环保政策的加强促使企业加大环保投入,推动绿色生产,这也成为企业竞争的新焦点。
来源:深圳市研一新材料、智研咨询、胶黏剂在线综合整理