锂离子电极主要由具有电化学活性的电极材料、导电剂、粘结剂、集流体等组成，其中粘结剂作为电池材料中的一种重要高分子辅材，以极少的用量发挥了重要的功效，在电池的性能、稳定性及寿命中扮演着至关重要的角色。 

锂离子电池结构图

锂电池粘结剂：粘结剂的主要作用是将活性物质和导电剂等粘附在集流体上，形成完整的电极结构，防止活性物质在充放电过程中发生脱落、剥离，并能够均匀分散活性物质和导电剂，改善电解液的润湿性，从而形成良好的电子和离子传输网络，实现电子和锂离子的高效传输、确保电池具有良好的电化学性能和循环稳定性。

粘结剂的作用

粘结剂种类介绍

粘结剂发展历史

根据溶剂体系不同，锂电池粘结剂可分为油性粘结剂和水性粘结剂两大类。目前，广泛应用的油性粘结剂主要为聚偏氟乙烯（PVDF），水性粘结剂主要包括丁苯橡胶（SBR）乳液、羧甲基纤维素（CMC），和新型水性粘结剂聚丙烯酸（PAA）等。

常见粘结剂分类

结合电极材料的特性，目前正极材料常用油性粘结剂，负极使用水性粘结剂。水性粘结剂性价比高且绿色环保，在负极粘结剂材料方面，CMC+SBR通常在石墨负极中组合使用，但黏附力相对有限，尤其在高比容量硅基负极中难以有效应对体积膨胀。针对这一问题，新型水性粘结剂PAA迎来了发展机遇。

PAA粘结剂与传统水性粘结剂对比

聚丙烯酸（Polyacrylic Acid，简称PAA）是一种环境友好的新型锂电池水性粘合剂材料，具有独特的粘结特性，可改善电极结构的稳定性，提升电池的循环寿命，与硅基负极材料具有良好的兼容性，是硅基负极粘结剂的理想选择。PAA正在逐渐替代传统的负极粘结剂（CMC+SBR），特别是在高比容量锂电池应用（对循环寿命要求高）中，具有巨大的市场潜力。

PAA粘结剂样品图

PAA粘结剂特性及优势

PAA粘结剂与活性材料间的作用机理图

高剥离强度

PAA粘结剂是一类以丙烯酸（CH₂=CHCOOH）为单体，通过自由基聚合形成的水溶性高分子化合物，属于线型粘接，其分子链上含有大量羧酸等基团（-COOH、-0H），能与负极活性物质表面形成氢键，对集流体有更好的粘结效果。

结构稳定

PAA粘结剂可增强电池稳定性，提升电池循环性能。其在电解液中溶胀小、热稳定性好、电化学性能稳定，且具有高分子量线性结构，聚合物间作用力大，对颗粒的锚固程度更高，极片的内聚力更强，有利于结构稳定，抑制极片反弹。

安全环保

PAA的体积热膨胀系数较小，热扩散系数大，其电池在大功率充放电及高温下使用时，较传统粘结剂锂电池更安全，可降低因体积膨胀引起的电池结构破坏，可以避免因温度集中而引发的火灾；PAA使用水作为溶剂，不易燃、成本低，相较于传统粘结剂 PVDF（需要有毒溶剂NMP）无毒环保，减少了操作风险和对环境的污染风险。

适配硅基负极

PAA粘结剂能与硅形成类似固体电解质界面的包覆层（SEI膜），维持电极稳定，提高硅基负极的首次库伦效率；有效地阻隔电解液对活性材料的腐蚀，降低电极阻抗，提高锂离子扩散速率；显著改善硅基负极的循环性能，由于其高交联网络和机械韧性，能够有效抑制硅基负极剧烈的体积膨胀问题。

应用体系

硅基负极：硅基负极是PAA的主流应用，可有效抑制硅体积膨胀，提升电池循环性能；

石墨负极：在石墨负极体系中，PAA可替代SBR，提高电池循环寿命和抑制电芯反弹；

正极材料：磷酸铁锂和锰酸锂体系中作为正粘结剂、配合PVDF边涂使用、配合集流体铝箔涂炭等。PAA价格更低，整体用量较少，具有成本优势；

隔膜涂覆：小粒径PAA粘结剂可与PVDF、分散剂和陶瓷粉体混合后制成浆料，进行涂覆。

PAA应用体系表

市场概况

国内企业积极布局负极粘结剂领域，PAA粘结剂具有巨大的市场潜力。

目前，SBR粘结剂的市场主导地位仍被日本瑞翁株式会社占据，存在一定的供应链风险。PAA最早也是由日本和欧美企业研发生产，但其国产化进展迅速，成都茵地乐、回天新材、蓝海黑石、长兴材料以及深圳研一等众多国内企业已纷纷布局PAA粘结剂领域。高能量密度负极材料发展推动PAA粘结剂需求量激增，2025年以前年均增长约100%；2025年PAA粘结剂需求量6%固含胶液约57万吨（粉体3.4万吨），市场空间50-67亿元，毛利率在30%-50%。

随着国内企业对PAA的研发和生产不断加大投入，其技术将持续进步，成本也将进一步下降，为锂电池产业的持续迭代带来新的助力。与此同时，随着锂电池的技术不断进步，应用场景也在不断拓宽。除了新能源汽车领域，锂电池还在电动工具、储能系统、公共交通等领域得到广泛应用，这将进一步带动PAA粘结剂的需求上升。

国内PAA粘结剂主要厂商

武汉先进院技术储备

武汉先进院依托强大的研发团队及丰富的研发经验布局电池辅材——PAA粘结剂生产工艺。研发团队突破工艺控制难度大、产品均一性差等技术难点，通过特殊的高分子结构设计和特定的聚合工艺开发，获得富含极性官能团和高分子量的高性能水溶性PAA粘结剂。自研PAA产品已完成小试验证，目前正处于下游验证阶段，综合性能已达到行业先进水平。

采用我院工艺生产的PAA粘结剂，剥离强度高、循环寿命长，工艺流程简单、易于工业化放大，该项目成熟度高，设备投入小，产品结构可控，可根据客户需求进行差异化产品开发。

武汉先进院PAA技术储备

电池材料中心

武汉先进技术研究院依托中国科学院深圳先进技术研究院磷基负极材料的研究基础，自2021年成立电池材料研发中心，已承接湖北省企业委托研发项目经费近8000万元，顺利完成了低成本磷基正极、高性能电解液和快充型磷碳负极材料的关键技术研发和中试放大验证等项目。中心面向新能源汽车关键材料需求提供技术研发服务，聚焦电池正极、负极和电解液三大主材，开展高性能电池材料研发与技术攻关，打造了动力电池全生命周期管理技术体系。团队综合湖北磷化工产业优势，针对钠电材料、固态电池、下一代高品质粘结剂、分散剂、电池全元素回收和锰基正极材料技术等进行前瞻布局，推动湖北磷化工产业步入3.0时代。