聚乙烯吡咯烷酮（PVP）是一種非離子聚合物化合物，由N-乙烯吡咯烷酮在一定條件下聚合而成。PVP可用作鋰離子電池電極的分散劑和導(dǎo)電材料的加工助劑。數(shù)據(jù)顯示，在新能源電池領(lǐng)域，1GWh的PVP用量約為15噸，主要使用工業(yè)級PVP K30。本文詳細介紹了聚乙烯吡咯烷酮（PVP）如何用作鋰離子電池的分散劑，以及PVP在鋰離子電池行業(yè)的市場需求。

 

鋰電池正極材料PVP分散劑

漿料在鋰離子電池生產(chǎn)中非常重要。電池質(zhì)量的70%與極靴的質(zhì)量有關(guān)，極靴的70%與漿料的質(zhì)量有關(guān)。制作糊相當(dāng)于完成電池的50%，這是電池制造的核心工作。鋰離子動力電池漿料基本由活性材料、導(dǎo)電劑、粘合劑和溶劑組成。在磁極片制備部分，材料干燥、溶膠和漿料三個過程直接決定漿料的質(zhì)量。

鋰離子電池正極材料在均化過程中難以均勻分散，需要添加分散劑。鋰電池的正極材料主要包括鋰鈷氧化物、鋰錳氧化物、鋰鐵磷酸鹽等，由于其導(dǎo)電性較低，在電池制備過程中，經(jīng)常需要添加適量的導(dǎo)電劑，如石墨烯、碳納米管等，以提高正極材料的導(dǎo)電性。

然而，由于超細電池正極材料（如磷酸鐵鋰）的粒徑小且比表面積大，在均化過程中難以均勻分散，導(dǎo)致漿料粘度高或固體含量低，這進一步導(dǎo)致難以甚至不可能涂覆，因此，分散劑的選擇對鋰離子電池正極漿料的分散尤為重要。

 

 

PVP是鋰離子電池正極漿料的理想分散劑。PVP的分子結(jié)構(gòu)含有強極性內(nèi)酰胺親水基團和C-C長鏈親脂性基團，可與多種溶劑很好地相容，并可通過空間位阻涂覆在顆粒表面形成良好的分散效果。

在電池陰極漿料中加入適量的PVP可以顯著改善漿料的分散性，使?jié){料從牛頓流體變?yōu)榉桥ｎD流體，漿料的粘度穩(wěn)定在較低水平，這有利于降低陰極的阻抗并提高電池的性能。

 

PVP作為鋰離子電池輔助材料的加工助劑

碳納米管導(dǎo)電劑可以提高鋰離子電池的能量密度。導(dǎo)電漿料是通過將導(dǎo)電劑均勻分散在溶劑中而形成的漿料，而碳納米管導(dǎo)電劑是通過將作為導(dǎo)電劑的碳納米管分散在分散溶劑中而成的漿料。

碳納米管導(dǎo)電劑作為一種新型的鋰離子電池導(dǎo)電劑，可以提高電池的導(dǎo)電性，其添加量比常規(guī)炭黑導(dǎo)電劑少60%-70%，同時可以減少粘合劑的用量，從而顯著提高鋰離子電池的能量密度。

PVP可以顯著改善碳納米管在水、有機溶劑和其他基質(zhì)中的分散特性。碳納米管重量輕，以六邊形結(jié)構(gòu)完美連接，具有許多不尋常的機械、電氣和化學(xué)財產(chǎn)。由于管之間的范德瓦爾斯力很強，碳納米管形成束或相互纏繞，導(dǎo)致團聚，這嚴重限制了它們的機械、熱和電氣應(yīng)用。

 

 

PVP是一種具有特殊結(jié)構(gòu)的兩親性聚合物，吡咯烷酮基團是一個親水基團，主鏈是一個C?C鍵合的疏水鏈段，它具有親脂性，因此可以溶于水或有機溶劑如醇、羧酸和胺類烷烴。在碳納米管表面引入PVP（一種具有兩親性結(jié)構(gòu)的聚合物）可以顯著改善碳納米管在水、有機溶劑和其他基質(zhì)中的分散特性。

中分子量PVP K25和PVP K30對多壁碳納米管具有最佳的分散效果，并且漿料的粘度較低。它具有近牛頓流體的特性，分散的多壁碳納米管顆粒均勻，平均粒徑相對較小，具有良好的穩(wěn)定性。

同時，其電阻率也較低，其吸附容量高于低分子量PVP K17和高分子量PVP K90，并且在多壁碳納米管表面具有較好的空間位阻修飾效果，使得多壁碳納米管幾乎分散在單個根中，并且糾纏現(xiàn)象顯著減少。

 

鋰電池行業(yè)PVP分散劑需求分析

1.碳納米管導(dǎo)電劑PVP分散劑的年需求量快速增長

2025年，碳納米管導(dǎo)電劑用PVP分散劑的全球需求量將達到7375噸。據(jù)分析，每噸碳納米管導(dǎo)電劑需要添加12.5kg PVP作為分散劑，如果全部使用PVP，2022年全球碳納米管導(dǎo)電材料PVP分散劑的需求量將達到1975噸，2025年將達到7375噸。

 

 

2、未來鋰電池PVP年需求量有望達到3萬噸

鋰離子電池的全球總出貨量正在快速增長。數(shù)據(jù)顯示，2021，全球鋰離子電池總出貨量將達到562.4GWh，同比大幅增長91%。從結(jié)構(gòu)角度來看，全球汽車動力電池出貨量為371GWh，同比增長134.7%；儲能電池出貨量為66.3GWh，同比增長132.6%；3C小型電池的出貨量為125.1GWh，同比增長16.1%。相關(guān)公司可參考鋰百強。

2025年，全球鋰電池PVP年需求量預(yù)計將達到3.31萬噸。據(jù)預(yù)測，2025年全球動力電池出貨量將達到1550GWh，儲能電池出貨量達到476GWh。基于新消費電子市場的高增長率和傳統(tǒng)3C消費電子產(chǎn)品的單位容量增加，假設(shè)全球消費電子產(chǎn)品鋰離子電池出貨量的年均復(fù)合增長率為10%，2025年出貨量將達到183.2GWh。如果你對消費電池感興趣，這里有相關(guān)的3C消費鋰電池制造商可供參考。

根據(jù)上述分析，假設(shè)鋰離子電池領(lǐng)域的PVP量為1GWh約15噸，2022年鋰電池的PVP年需求量將達到1.16萬噸，2025年將達到3.31萬噸。