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从锂电池粘结剂到纤维素基固态电解质,绿能纤材如何构筑技术壁垒?——访重庆理工大学邱磊教授

2026年9月10至11日,由中国粉体网主办的“第八届高比能固态电池关键材料技术大会”,在湖南长沙·步步高福朋喜来登酒店隆重召开。大会期间,中国粉体网记者有幸邀请到多位专家、企业界代表做客我们的“对话”栏目,深入交流当前固态电池材料、技术、成本、产业化等发展现状。本期为您分享的是重庆理工大学教授、绿能纤材总经理邱磊的专访。



粉体网:请先介绍一下绿能纤材的成立背景和当前产能布局。


邱教授:绿能纤材是一家以锂电池粘结剂和固态电解质为方向的高新技术企业。目前主业集中在锂电池粘结剂,产品包括电池级羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、羧甲基纤维素锂(CMC-Li)、苯乳液(SBR)及聚丙烯酸树脂(PAA)等,已覆盖研发、生产和销售全流程;固态电解质同步布局。


产能方面,我们已在江苏和山东落地,国内多家头部企业陆续到厂验厂验线,当前年产能约25000吨。同时,江苏常州正在建设特殊纤维素及特殊粘结剂产线,设计产能5万吨,定位为行业内自动化、智能化程度较高的工厂。


粉体网:相比传统PEO、PAN等合成聚合物电解质,纤维素基固态电解质最独特的优势是什么?从锂电池水性粘结剂跨界到固态电解质,这一跨越的拓展逻辑是什么?


邱教授:PEO、PAN等聚合物电解质各有优点,但也存在明显局限。PEO室温离子电导率偏低,高温下力学性能强度差;PAN耐氧化性较好,但界面阻抗较大。这些问题限制了它们在固态电池中的进一步应用。


纤维素基固态电解质最大的特点,来自纤维素本身的高分子骨架。它的力学强度高,尺寸稳定性好,不易被锂枝晶穿透;同时,纤维素含有大量极性基团,可以促进锂盐解离,兼顾离子传导。再加上原料来源绿色、易得且成本较低,这些都是纤维素基材料区别于传统合成聚合物电解质的独特优势。


从我们的技术路径来看,底层能力主要集中在四个方面:纤维素分子改性、分子量调控、醚化修饰和成膜工艺。基于这些能力,我们结合粘结剂用纤维素材料的特点,通过接枝不同官能团、进行分子调控,改善了离子电导率偏弱的问题,较此前材料有明显提升;同时也可接枝锂元素相关材料,改善锂枝晶等现象。


从锂电池电解液到固态电解质,实际上不算跨界,而是材料的延伸。电解液本身也是生物质材料,我们选择的固态电解质同样以纤维素基材料衍生而来,属于同一材料体系的进一步拓展开发。


粉体网:团队已获授权基于氨基磺化纤维素锂的固态电解质膜专利。该电解质膜室温离子电导率目前达到什么量级?从实验室到量产,最大工程化瓶颈是什么?


邱教授:我们通过氨基磺化改性,在纤维素分子上引入磺酸锂基团,提升了锂解离能力。结合材料自身结构特点,目前室温离子电导率可达10⁻⁴~10⁻⁵S/cm 量级。相比PEO、PAN等材料约10⁻⁷S/cm的水平,已经提升了多个数量级。我们认为这个方向值得持续研究和开发。


从实验室走向量产,最大的瓶颈其实不在材料配方,而在于大面积连续成膜的一致性,具体包括膜厚均匀度、孔隙率控制、膜体缺陷管控等。同时,膜与电极界面的稳定贴合、大批量生产环境中的水汽控制,以及批次之间的性能波动,都是现阶段放大过程中需要重点攻克的工程问题。我们正在持续努力解决这些问题,以满足当前条件下的应用需求。


粉体网:作为实现锂电池纤维素粘结剂国产化替代企业,绿能纤材的核心技术壁垒是什么?在性能上实现对进口产品替代的关键突破点在哪里?


邱教授:纤维素粘结剂其实在日常生活中应用很广,比如食品、牙膏、牛奶、建筑、日化等,只是大家不一定知道。但高端领域存在明显壁垒。国内生产纤维素材料已有多年,但过去大部分依赖进口,现在仍有相当比例来自进口。


我2011年开始做这个材料时,日本电池级CMC-Na卖到40万元一吨,而国内食品、牙膏级CMC-Na当时只有2万多元一吨,到现在也还是2万多元。


我们构筑的壁垒主要体现在三个方面:


第一,纤维原料定向改性技术。 食品级、牙膏级对材料的均匀性、一致性和稳定性要求相对不高,但锂电池、光伏领域要求非常高。我们通过定向改性工艺,精准调控取代度、取代基分布、分子量及其分布,匹配锂电负极浆料在流动性、保液、粘度等维度的要求,解决材料的均匀性、一致性和稳定性问题。


第二,全套浆料应用评价平台。 客户使用材料时面对的是综合性能,涉及制浆、涂布、循环等工况。很多CMC生产企业从未接触这些应用,无法帮助客户解决应用性能问题。我们建有材料评价平台,直接对标客户制浆、涂布、循环工况,而不是只做粉体指标。这与国内食品级、牙膏级CMC企业有本质区别。


第三,配套工艺know-how。 我们不仅解决材料均匀性、一致性问题,还能配合电池厂做浆料配方调试,根据客户需求调节配方比例,让不同活性物质匹配不同粘结剂,实现良好的悬浮分散效果。我们不只是做到指标对标,而是解决国产材料常出现的批次波动、浆料气泡、低温循环衰减等应用痛点,配合电芯厂完成长周期验证,实现稳定连续供货。


粉体网:公司中长期产品路线图如何规划?


邱教授:目前以生物质材料为主线,这是公司发展大战略。同时,在锂电池粘结剂方面,国内还没有一家专门做锂电级粘结剂的企业,我们必须承担这个责任和义务,做成国内最大、让客户用得放心的纤维素材料企业。


我们也在江苏布局,目标是建成国内最大的纤维素生产基地,满足锂电池及后续固态电解质等需求,产能布局是公司下一阶段的重要方向。


粉体网:未来是否会计划将CMC锂粘结剂与纤维素基固态电解质协同配套,构建全纤维素电池体系?


邱教授:会的。这个材料性能好,绿色环保,用途也很广。我们会持续投入人力、物力、财力推进产业化,服务社会大众。


注:图片非商业用途,存在侵权告知删除!

2026-09-30

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