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国产水性粘结剂之殇

来源:高工锂电网

时间:2018-06-01

水性粘结剂 锂电池

摘要: 调查数据显示,2017年水性粘结剂整体需求量约2000吨,预计到2020年将达到4000-5000吨规模,需求增量将主要来自动力电池领域。当前动力电池已形成高度集中局面,前10家企业占据超70%的市场份额。这也意味着,水性粘结剂生产商的客户结构中,高端动力电池企业占比高者,才能充分享受动力电池发展所带来的红利。

锂电材料国产化率普遍较高,但作为辅材的国产高端水性粘结剂却几近空白,令人深思。


  粘结剂的作用在于将正负极材料和导电剂牢固地粘接在金属集流体上,构成电池正负极极片。粘合剂在正负极片中用量非常少,占锂电池成本不超过3%,但作为电极活性材料的连接媒介,其对电池内阻、首效、倍率、高温等性能都会产生影响,是不容小觑的一款辅材。


  目前正极搅拌采用的粘结剂以油性粘结剂PVDF为主,该类粘结剂需要加入NMP溶剂配合使用,而NMP溶剂含有一些对人体健康有害的不良物质,使用时需要投入成本进行回收。最初,负极搅拌使用的粘结剂也是PVDF等油系粘结剂,但因为考虑到电池内极化严重,且水系更环保且能代替其粘结作用,故发展到现在负极选用水系粘结剂已成为主流方向。


  水系粘结剂主要有SBR(丁苯乳液)、CMC(羟甲基纤维素)、PTFE(聚四氟乙烯乳液)、PAA(聚丙烯酸酯)等。其可以与正极材料中的磷酸铁锂搭配使用,与部分锰酸锂(各家锰酸锂不尽相同)也可以,但与三元材料则显得格格不入,存在较难克服的技术难点。而三元材料尤其是高镍三元,是行业大势所趋,让水性粘结剂在正极领域的拓展变得更加艰难。


  不过,也有资深人士认为,随着国家环保政策的趋严(欧盟已出台政策禁售油性体系粘结剂,中国或跟风),以及国际知名水性粘结剂生产商日本瑞翁、JSR等正在加大研发试图攻克正极用水性粘结剂技术难点,未来水性粘结剂有望逐步取代PVDF。当然,取代PVDF会赢来一部分市场空间,但未来销量增长的关键仍在于下游动力电池市场规模的扩大。


  调查数据显示,2017年水性粘结剂整体需求量约2000吨,预计到2020年将达到4000-5000吨规模,需求增量将主要来自动力电池领域。当前动力电池已形成高度集中局面,前10家企业占据超70%的市场份额。这也意味着,水性粘结剂生产商的客户结构中,高端动力电池企业占比高者,才能充分享受动力电池发展所带来的红利。


  一个摆在眼前的残酷现实是,当前高端水性粘结剂市场几乎是瑞翁、JSR、双日等日本企业的天下,而国内较知名的水性粘结剂品牌是成都茵地乐(现在是中科来方全资子公司),其他国产品牌则可以用“几乎没怎么听过”来形容。


  而水性粘结剂高端价格达300-400元/公斤,低端只需20-30元/公斤,价格相差十几倍,利润空间完全不能相提并论。那么,绝大多数国内水性粘结剂生产商为什么会在高端领域屈居人下?未来又是否有机会迎接动力电池时代?


  了解日本企业


  在水性粘结剂领域,长期以来高端市场基本被日本企业把持,其中尤以瑞翁最为突出。其1992年开始锂电池用材料研究,并在1995年开始销售水系负极用粘合剂,是全球最早做水系负极用粘结剂研发、生产及销售的日本公司。


  高工锂电了解到,瑞翁锂电材料业务包含三大块——正极及负极粘结剂、隔膜涂料(氧化铝陶瓷涂料),后两者销量较大。其客户涵盖全球前10大电池企业,2017年三块业务共有2000多吨的出货量,预计今年将达到3000多吨,同比增长50%。


  事实上,早在10多年前,瑞翁已经开始在中国展开业务布局,在上海设立一个销售窗口,产品则从日本生产进口到中国。凭借优良的产品性能及严格的品质管控,瑞翁基本将中国高端客户悉数收入囊中,多年来市场份额持续占据第一位置。


  瑞翁相关负责人向高工锂电透露,水性粘结剂用于正极存在突破空间,加之某些地方政府对环保管控很严,让正极用水性粘结剂有一定市场。此外,高镍三元的兴起,要求粘结剂耐高电压、氧化,需要新型粘结剂来匹配,瑞翁会做一些新项目研发。


  再来看看另一日本水性粘结剂生产商—JSR。与瑞翁相似的是,JSR也采取了“生产在日本,上海负责进口”的模式,两家产品存在略微差异。JSR全面渗透进了国内3C市场,也涉足动力电池领域,合作客户或超过百来家,2017年出货量近300吨(单指水性粘结剂)。


  “今年目标设定与去年基本持平。”JSR相关负责人透露,今年电池领域市场竞争激烈,可能会淘汰一部分企业,我们需要放弃一些客户。接下来,我们的目标将紧跟国内大客户步伐。


  针对正极用水性粘结剂问题,这位负责人表示,水性粘结剂与三元正极中的镍会产生碱性物质,腐蚀铝箔,产生气体。公司正在尝试“中和加酸”或者在铝箔上做一些涂层的解决方法。其实欧洲已有产品量产,但相关技术未对外透露。


  “国内正极能否广泛用水性粘结剂,除了看环保政策、技术问题之外,还要看价格。”上述负责人补充说道,采用油性体系只要几十元/公斤,突然换到三四百元/公斤,水性比油性价格贵7-8倍,有些客户不太能接受这个成本。尤其在成本压力极大的情况下,对于电池企业来说,1毛钱都得省,这会对正极用水性粘结剂的推广造成较大障碍。


  国内企业之痛


  与日本企业占据着高端市场不同的是,国内水性粘结剂生产商主要活跃在中低端市场。


  “中国锂电芯需求层次很多,大把的电池企业在用20-30元/公斤的水性粘结剂,这个总量比高端量大得多。”国内一家水性粘结剂企业老板如是说道,除锂电池以外,产品也可以用于超级电容器,该领域竞争环境及回款情况比锂电行业要好。


  虽然从生存角度来看,国产水性粘结剂也可以过得有模有样,但却难以突破日本企业的高端“封锁”,实现产品从量到质的飞跃,未来话语权将会逐渐减弱。


  国产水性粘结剂与日本企业差距的形成,根本原因在于起步较晚、基础研发实力偏弱,同时与国内整个产业链生态环境也有关系。


  另一家水性粘结剂高层颇为辛酸地说:“我们国内粘结剂配套原材料和设备有待改进。日本采购原材料可直接用于生产,但我们采购的原材料需要经过加工提纯后才能用。他们购买的原材料纯度很高,而我去市场上怎么买都买不到。”


  水性粘结剂的原材料都来源于石化产品的二级、三级产品。日本国标对石化产品的处理有要求,企业也严格遵守规则去做。但国内则不同,让企业投入处理高纯度原材料时,考虑的是收入回报问题,没有足够大的规模与利润就不会去做。这也意味着,国内水性粘结剂生产过程就必须增加一项原材料提纯工序。


  “本来我们的场地设计没有这样一个车间,但不得不加进去。”上述高层说道。


  不过,一位资深业内人士认为,国产水性粘结剂不必过于悲观。跟日本企业的竞争,不能着眼于一时。随着大量原材料的本土化,国内企业有满足下游电池企业定制需求的天然优势(国外企业通常反映较慢)。与此同时,若电池企业能够给国内水性粘结剂生产商一些“试错”机会,将加速高端水性粘结剂的国产化。


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