在锂离子电池中，粘结剂虽然用量极少（通常仅占电极总质量的1.5%～3%），但却承担着将活性物质、导电剂牢固黏附在集流体（铝箔/铜箔）上的关键功能。粘结剂选择不当，轻则影响电极循环寿命，重则导致活性物质整体脱落，造成电池失效。

锂电池的极片是由金属集流体表面涂覆活性材料、导电剂和粘结剂组成

长期以来，石墨负极使用的粘结剂体系分为两类，一是油性体系的PVDF（目前在正极中应用最广泛）；二是更为环保的水性体系，即CMC与SBR复合体系（在石墨负极中占主流），CMC提供刚性骨架和良好的浆料分散性，SBR提供弹性缓冲。

不过随着业界越发重视环保生产，水性粘结剂得到了迅速发展。但“CMC+SBR”的方案在被业界看好的硅碳负极上却有些行不通——主要原因在于石墨在充放电过程中的体积变化仅为10%～12%，CMC+SBR体系完全能够承受，但硅碳负极的情况下，硅在与锂发生合金化反应时，体积膨胀可达约300%，相当于每个颗粒膨胀至原来体积的3倍以上。

硅碳负极

在如此剧烈的体积变化下，CMC+SBR体系的弱点被暴露：SBR是点状接触型粘结，颗粒间靠点对点连接；一旦颗粒发生大幅移位，点状连接就会断裂，导致活性物质与集流体失去电接触，电池容量快速衰减。

为此，行业开始寻找专为高膨胀负极设计的新型粘结剂，PAA粉体也因此进入视野。

为什么PAA粉体可以解决膨胀问题？

PAA（聚丙烯酸，Polyacrylic Acid）是一种水溶性线性高分子聚合物。其分子链上密布羧酸基团（-COOH），这一结构特征是其在硅碳负极中发挥作用的根本所在。

PAA结构式及粉体产品

与SBR的“点-面”接触不同，PAA属于“链段-面”接触，即分子链以多点位方式铺展在颗粒表面，形成更均匀、更致密的覆盖层。其锚固程度显著高于CMC和SBR体系，有利于结构稳定。

PAA黏结剂与活性材料间的作用机理

根据研究，PAA粉体在硅碳负极中发挥以下作用：

l 缓冲体积膨胀：羧酸基团通过氢键与硅颗粒形成弹性网络结构，在充放电过程中能够随颗粒运动而舒展、回弹，有效吸收体积变化产生的内应力，防止极片粉化脱落。

l 诱导SEI膜稳定形成：有研究表明，PAA中的羧基可能参与SEI形成过程，并有助于形成更稳定、致密的SEI结构（部分体系中表现为LiF含量提升）。

PAA柔黏结剂解决活性材料体积变化的模型图

PAA粘结剂的市场前景

硅碳负极的理论比容量高达4200mAh/g，约为传统石墨负极的11倍，是下一代高能量密度电池的核心负极材料。近年来，CVD（化学气相沉积）气相沉积硅碳技术通过多孔碳骨架储硅，显著提升了循环性能，被认为是当前较具潜力的一种技术路线之一。

该技术已在多个标志性产品中落地：小米14 Ultra采用硅碳负极技术，电池能量密度达到779Wh/L，体积缩小7.8%的同时续航提升17%；特斯拉4680电池中也引入了一定比例的硅基材料。考虑到PAA在硅碳负极中的添加比例约为1.5%～2%，随硅含量提升可达3%。在硅碳负极渗透率持续提升的假设下，预计到2030年PAA粉体需求量有望达到约7.3–7.8万吨，对应50万吨+浆料。

并且与锂电池粘结剂领域其他品种不同，PAA粘结剂领域国内企业已率先建立优势，目前进展如下：

结语

PAA粘结剂的崛起，本质上是由硅碳负极的材料属性所决定的：300%的体积膨胀要求粘结剂必须具备更强的锚固力和更高的柔韧性，而这恰好是PAA分子结构的天然优势所在。

随着硅碳负极渗透率持续提升，PAA粘结剂的应用空间正不断打开。而在实际应用中，其粉体形态在储运稳定性、配方灵活性以及浆料制备适配性等方面的优势，也正在被下游逐步放大，成为适配高膨胀负极体系的重要材料形态。

粉体圈整理