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聚乙烯吡咯烷酮（PVP）是一种非离子聚合物化合物，由N-乙烯吡咯烷酮在一定条件下聚合而成。PVP可用作锂离子电池电极的分散剂和导电材料的加工助剂。数据显示，在新能源电池领域，1GWh的PVP用量约为15吨，主要使用工业级PVP K30。本文详细介绍了聚乙烯吡咯烷酮（PVP）如何用作锂离子电池的分散剂，以及PVP在锂离子电池行业的市场需求。

 

锂电池正极材料PVP分散剂

浆料在锂离子电池生产中非常重要。电池质量的70%与极靴的质量有关，极靴的70%与浆料的质量有关。制作糊相当于完成电池的50%，这是电池制造的核心工作。锂离子动力电池浆料基本由活性材料、导电剂、粘合剂和溶剂组成。在磁极片制备部分，材料干燥、溶胶和浆料三个过程直接决定浆料的质量。

锂离子电池正极材料在均化过程中难以均匀分散，需要添加分散剂。锂电池的正极材料主要包括锂钴氧化物、锂锰氧化物、锂铁磷酸盐等，由于其导电性较低，在电池制备过程中，经常需要添加适量的导电剂，如石墨烯、碳纳米管等，以提高正极材料的导电性。

然而，由于超细电池正极材料（如磷酸铁锂）的粒径小且比表面积大，在均化过程中难以均匀分散，导致浆料粘度高或固体含量低，这进一步导致难以甚至不可能涂覆，因此，分散剂的选择对锂离子电池正极浆料的分散尤为重要。

 

 

PVP是锂离子电池正极浆料的理想分散剂。PVP的分子结构含有强极性内酰胺亲水基团和C-C长链亲脂性基团，可与多种溶剂很好地相容，并可通过空间位阻涂覆在颗粒表面形成良好的分散效果。

在电池阴极浆料中加入适量的PVP可以显著改善浆料的分散性，使浆料从牛顿流体变为非牛顿流体，浆料的粘度稳定在较低水平，这有利于降低阴极的阻抗并提高电池的性能。

 

PVP作为锂离子电池辅助材料的加工助剂

碳纳米管导电剂可以提高锂离子电池的能量密度。导电浆料是通过将导电剂均匀分散在溶剂中而形成的浆料，而碳纳米管导电剂是通过将作为导电剂的碳纳米管分散在分散溶剂中而成的浆料。

碳纳米管导电剂作为一种新型的锂离子电池导电剂，可以提高电池的导电性，其添加量比常规炭黑导电剂少60%-70%，同时可以减少粘合剂的用量，从而显著提高锂离子电池的能量密度。

PVP可以显著改善碳纳米管在水、有机溶剂和其他基质中的分散特性。碳纳米管重量轻，以六边形结构完美连接，具有许多不寻常的机械、电气和化学财产。由于管之间的范德瓦尔斯力很强，碳纳米管形成束或相互缠绕，导致团聚，这严重限制了它们的机械、热和电气应用。

 

 

PVP是一种具有特殊结构的两亲性聚合物，吡咯烷酮基团是一个亲水基团，主链是一个C−C键合的疏水链段，它具有亲脂性，因此可以溶于水或有机溶剂如醇、羧酸和胺类烷烃。在碳纳米管表面引入PVP（一种具有两亲性结构的聚合物）可以显著改善碳纳米管在水、有机溶剂和其他基质中的分散特性。

中分子量PVP K25和PVP K30对多壁碳纳米管具有最佳的分散效果，并且浆料的粘度较低。它具有近牛顿流体的特性，分散的多壁碳纳米管颗粒均匀，平均粒径相对较小，具有良好的稳定性。

同时，其电阻率也较低，其吸附容量高于低分子量PVP K17和高分子量PVP K90，并且在多壁碳纳米管表面具有较好的空间位阻修饰效果，使得多壁碳纳米管几乎分散在单个根中，并且纠缠现象显著减少。

 

锂电池行业PVP分散剂需求分析

1.碳纳米管导电剂PVP分散剂的年需求量快速增长

2025年，碳纳米管导电剂用PVP分散剂的全球需求量将达到7375吨。据分析，每吨碳纳米管导电剂需要添加12.5kg PVP作为分散剂，如果全部使用PVP，2022年全球碳纳米管导电材料PVP分散剂的需求量将达到1975吨，2025年将达到7375吨。

 

 

2、未来锂电池PVP年需求量有望达到3万吨

锂离子电池的全球总出货量正在快速增长。数据显示，2021，全球锂离子电池总出货量将达到562.4GWh，同比大幅增长91%。从结构角度来看，全球汽车动力电池出货量为371GWh，同比增长134.7%；储能电池出货量为66.3GWh，同比增长132.6%；3C小型电池的出货量为125.1GWh，同比增长16.1%。相关公司可参考锂百强。

2025年，全球锂电池PVP年需求量预计将达到3.31万吨。据预测，2025年全球动力电池出货量将达到1550GWh，储能电池出货量达到476GWh。基于新消费电子市场的高增长率和传统3C消费电子产品的单位容量增加，假设全球消费电子产品锂离子电池出货量的年均复合增长率为10%，2025年出货量将达到183.2GWh。如果你对消费电池感兴趣，这里有相关的3C消费锂电池制造商可供参考。

根据上述分析，假设锂离子电池领域的PVP量为1GWh约15吨，2022年锂电池的PVP年需求量将达到1.16万吨，2025年将达到3.31万吨。