锂离子电池辅材主要包括集流体、粘合剂和导电添加剂,在电池中扮演着关键角色。辅材重量占比约26.1%,成本占比约15%,其中集流体占重量占比23.6%、成本占比9%。集流体主要分为正极铝箔和负极铜箔,正极铝箔厚度已从16um降至8um,负极铜箔厚度从12um降至6um,未来将进一步减薄至5um/4um。集流体成本主要来自原料和制造成本,其中铜箔原料成本占比23%,铝箔原料成本占比16%,铜集流体价格远高于铝集流体。
电极添加剂主要分为导电添加剂和粘合剂。导电添加剂的作用是改善电极导电性,主要分为炭黑、石墨烯和碳纳米管等,其中碳纳米管导电性能优异,但添加量较低。粘合剂的作用是连接电极活性物质、导电剂和集流体,主要分为油溶性(如PVDF)和水溶性(如CMC)两大类,正极粘合剂市场被国外企业垄断,负极粘合剂市场由日本企业主导,国内产品正逐步取得进展。
面向下一代锂电池,集流体设计主要关注提高能量密度、安全性以及水系电池防腐性。高能量密度金属锂电池铜集流体降重策略包括使用铜纳米线、泡沫铜、打孔铜箔和铜-聚合物-Cu复合材料等。超薄铜箔虽然能提高能量密度,但也存在电池内阻增加、散热能力降低等问题。无负极金属锂电池集流体可通过亲锂材料(如锡镀层、苯井三唑涂层、银@聚多巴胺-氧化石墨烯)和锂离子导体(如PEO涂层)修饰,以及液态合金涂层(如CuGaInSn)等提高金属锂的可逆性。高安全水系电池集流体可通过使用CBPE、CBPE+Ti-mesh等材料提高防腐性。
新型粘合剂研究主要关注提升机械联锁作用和界面粘附力,例如通过物理锚定、静电相互作用、界面接触最大化、分子间作用力(如氢键和儿茶酚与硅的相互作用)等方式提高粘合剂性能。