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從“關鍵粘合劑”到“被挑戰者”：PTFE在固態電池競賽中的角色演變

 電池制造車間里，隨著輥壓機發出低沉的轟鳴，一層層超薄固態電解質膜被精確地卷繞成卷，為電動車提供著比傳統電池高出一倍的能量密度。 今年6月，三星在韓國天安工廠建設的試驗生產線上，工程師們正驗證一種基于聚四氟乙烯（PTFE）干法電極技術的全新電池制造工藝。這種技術使用PTFE作為核心粘合劑，通過纖維化過程制造出支撐活性物質層狀結構的電極片。 隨著全球對固態電池產業化的加速布局，曾經默默無聞的PTFE——這種在工業領域常見的聚合物，如今已成為固態電池競賽中的關鍵材料。01 工藝革新在傳統的濕法電池制造中，漿料制備需要大量有機溶劑，而固態電池中的硫化物電解質恰恰與這些溶劑反應性較高。干法工藝則完全不同，它在制造復合正極和電解質薄膜時完全不使用溶劑，成為解決這一難題的關鍵路徑。PTFE以其獨特的物理特性成為干法工藝的首選粘合劑。在施加壓力和剪切力時，PTFE會形成纖維狀結構，這些纖維相互纏繞，形成支撐活性材料和導電劑的層狀網絡。這種“原纖化”過程使得電極材料能夠均勻分散，形成牢固的薄膜結構。正是這一特性，讓PTFE在固態電池干法電極制造中占據了難以替代的位置。02 短板顯現   PTFE的局限性隨著固態電池技術發展逐漸暴露。作為絕緣聚合物，它無法主動參與鋰離子的傳導過程，這在追求更高性能的固態電池中成為一個明顯短板。此外，PTFE提供的界面粘合力有限，無法確保活性材料、固體電解質和導電碳之間始終保持良好的界面接觸，這會影響電池的長期循環穩定性。對于厚度僅有25-35微米的超薄電解質膜來說，材料的機械性能至關重要，而PTFE制備的電解質復合膜在柔韌性和應力耗散方面仍有提升空間。03 改進突破 面對PTFE的局限性，全球科研團隊正在探索改良與替代方案。韓國某大學的研究人員嘗試使用一種鋰離子導電離聚物作為粘結劑，即聚（四氟乙烯-共-全氟（3-氧代-4-戊烯磺酸））鋰鹽。這種材料結合了PTFE的工藝優勢與鋰離子傳導能力，能夠確保復合正極各組分之間具有良好的界面接觸，同時促進鋰離子的傳輸。中國科學院的研究團隊則采用了另一種創新方案。他們利用熔融粘結技術，將低粘度的熱塑性聚酰胺（TPA）與硫化物電解質混合，構建聚合物滲透網絡。這種方法制備的超薄硫化物固態電解質膜厚度可控制在25微米以下，同時具備優異的柔韌性和離子電導率（2.1 mS/cm）。04 替代探索TPA相較于PTFE展現出多重優勢。通過熱壓成型誘導TPA在硫化物顆粒間隙滲透，研究團隊構建了完整的聚合物逾滲網絡。這種結構不僅能實現超薄成膜，還能有效耗散電池運行過程中產生的不均勻內應力，降低機械失效風險。在實際應用中，基于TPA熔融粘結技術的全固態電池表現出色循環性能。適配純硅負極的全電池可循環2000次，在高負載情況下經過9200小時、1400次循環后，面容量仍保持在2.5 mAh·cm-2以上。當正極材料載量提升至53.1 mg·cm-2時，電池能量密度超過390 Wh/kg和1020 Wh/L。05 產業動向全球電池企業已積極布局固態電池產業化。三星選擇PTFE干法電極技術作為降低制造成本、提升量產速度的競爭手段。該公司認為，這種工藝具有工藝縮短、設備精簡和厚膜化的潛力，正不斷提升量產成熟度。特斯拉、比亞迪、寧德時代、LG新能源等行業巨頭也都在積極導入干法電極技術。中國設備制造企業已推出第三代干法攪拌纖維化與干法成膜的全固態工藝，并成功向頭部客戶交付固態極片涂覆設備。行業預測，固態電池行業將在2025年下半年至2026年上半年進入中試線落地關鍵期，2027年有望開啟小規模量產裝車。當三星試驗生產線上基于PTFE干法工藝的驗證工作持續推進時，德國電池實驗室的研究員發現，使用聚酰胺替代PTFE的固態電池在針刺測試后僅僅表面溫度上升了3.2攝氏度。據行業數據，全球已有至少七家主流設備制造商推出了針對固態電池干法電極的專用設備解決方案。固態電池的能量密度已突破600Wh/kg，這意味著搭載這種電池的電動汽車續航里程可能輕松突破1000公里。

新一代制冷劑突破：三氟乙烯與乙烯共聚物引領環保冷卻技術變革

高溫酷暑中，我們依賴空調獲取清涼，而支撐這份清涼的制冷劑技術正在靜默進化。一種基于三氟乙烯和乙烯共聚物的新型制冷劑材料，正悄然推動第五代制冷劑的技術變革。作為三氟氯乙烯下游重要衍生物，這種環保制冷劑因其零臭氧破壞潛值（ODP）和極低的全球變暖潛值（GWP)，成為替代現有高GWP制冷劑的有力候選。隨著歐盟新版F-gas法規的實施和《基加利修正案》的推進，全球制冷行業正加速向環保低碳轉型。01 螢石產業鏈：氟化工的“隱形基石”螢石，這種看似平凡的礦石，正是整個氟化工產業的起點，被稱為氟化工領域的“稀土”。作為不可再生的戰略資源，螢石經過加工轉化為氫氟酸，成為氟化工產業鏈的關鍵中間體。從氫氟酸出發，產業鏈分為兩大分支：一類是制冷劑、六氟磷酸鋰等無機氟化物，另一類則是PTFE、PVDF等氟聚合物。三氟氯乙烯在這一產業鏈中扮演著承上啟下的關鍵角色，成為連接基礎氟化工與高端含氟聚合物的橋梁。而三氟乙烯與乙烯的共聚物，正是三氟氯乙烯下游高附加值產品之一，代表了氟化工從基礎原料向高端材料升級的重要方向。02 環保使命：制冷劑代的演進從最初有毒可燃的氨和二氧化硫，到CFCs（氯氟烴）的出現，制冷劑技術已走過四個代際。每個代際的更迭，都圍繞著安全與環保兩大主題。第一代制冷劑如二氧化硫、氨等，雖高效但存在安全隱患；第二代CFCs制冷劑穩定安全，卻被發現對臭氧層造成嚴重破壞。第三代HCFCs（氫氯氟烴）和第四代HFCs（氫氟烴）雖然在臭氧層破壞問題上有所改進，但仍具有較高的全球變暖潛值。目前，研發界的焦點已轉向第五代制冷劑——ODP為零且GWP極低的解決方案。三氟乙烯（R-1123）正是這一代際更迭中的佼佼者。研究表明，這種物質具有零ODP和超低GWP，使其成為下一代空調系統的潛在候選者。03 材料特性：三氟乙烯與乙烯共聚物的優勢三氟乙烯與乙烯共聚物作為一種新型氟聚合物材料，在制冷劑領域展現出獨特優勢。這種共聚物繼承了含氟化合物的穩定性，又通過分子設計優化了性能。在安全性方面，相關研究顯示，即使在高濃度條件下，三氟乙烯也未表現出明顯毒性反應。一項針對SD大鼠的吸入暴露實驗發現，濃度高達200,000 ppm的三氟乙烯未引起實驗動物的臨床體征或組織病理學變化。熱穩定性與抗分解能力也是該材料的一大亮點。通過添加特定抑制劑，研究人員已能有效抑制三氟乙烯的歧化反應，提升其使用安全性。三氟乙烯與乙烯的共聚物還具有良好的溶解性和傳熱特性，適合在自動復疊制冷系統等高效能冷卻裝置中應用。04 混合創新：多元共混的應用策略在實際應用中，三氟乙烯通常不作為單一組分使用，而是與其他制冷劑形成混合體系，以平衡性能、安全與環保多項指標。R-1123與R-32、R-1234yf、R-290的混合體系，是目前最有前景的組合之一。科研人員已開發出針對這些混合物的精確模型，能夠可靠預測其在寬溫壓范圍內的熱力學性質。這些模型的典型不確定性極低——液體密度僅0.3%，蒸汽密度1.5%，泡點壓力1%（k=2），為系統設計提供了可靠依據。在更深冷的應用領域，科學家還探索了包括1，1-二氟乙烯、2，3，3，3-四氟-1-丙烯在內的多元混合制冷劑，適用于-100℃至-150℃的深冷溫區。這些混合制冷劑的GWP值均低于150，符合最新的環保要求。05 行業響應：從實驗室到市場面對迫在眉睫的環保法規和市場需求，全球制冷行業正積極布局新一代制冷技術。2025年10月在北京舉辦的汽車行業空調制冷劑論壇，匯聚了來自政府、學術界和產業界的代表，共同探討制冷劑替代技術路徑。論壇上，專家們強調，隨著《中國履行〈關于消耗臭氧層物質的蒙特利爾議定書〉國家方案（2025—2030年）》的發布，綠色低碳制冷技術的創新已成為國家戰略的重要組成部分。在產業層面，一些化工企業已經開始調整產品結構，逐步減少高GWP值制冷劑的生產，轉向更環保的替代品。歐盟新版F-gas法規已于2024年發布，自2026年1月1日起，出口到歐盟的冰箱將禁止使用含氟物質，這一規定加速了全球制冷劑替代進程。06 挑戰與未來：產業化之路盡管三氟乙烯與乙烯共聚物在實驗室展現出優異性能，但其大規模產業化仍面臨挑戰。材料相容性是工程應用的一大瓶頸。制冷劑需要與系統的壓縮機、潤滑劑等部件良好配合，才能確保長期穩定運行。研究表明，三氟乙烯與聚乙烯醚（PVE）等潤滑劑的溶解性差異，會直接影響系統性能和可靠性。成本壓力也是產業化必須考慮的因素。三氟乙烯的合成與純化工藝復雜度較高，導致其價格高于傳統制冷劑。不過，隨著工藝優化和規模化生產，這一障礙有望逐步緩解。未來，隨著電子、汽車、家電等行業對環保制冷劑需求的增長，三氟乙烯與乙烯共聚物的應用前景將更加廣闊。

供需拉鋸戰：六氟磷酸鋰“有價無市”，市場博弈進入白熱化

六氟磷酸鋰價格繼續大幅上漲，場內貨源緊張，低價定價基本為前期訂單，現貨不進行低價成交。原料碳酸鋰期貨當日震蕩，主要鋰礦企業對碳酸鋰市場持有看多觀點，產業鏈情緒看多觀點逐步釋放，主流核心訂單尚未更新，當前企業封盤不報趨勢為主，受儲能需求增速影響，當前鋰鹽企業交貨壓力持續增大，市場價格繼續攀升。目前成交價已大幅提升。需求端呈現顯著增長，上下游頭部企業對長協訂單仍在進行協商，雙方對價格互不讓步，相關簽單活動后移。市場散單價格變化快速，漲勢強勁。部分企業受制于產能規模或產線停工，短期增產空間不大；另有企業因前期長期虧損，對大幅增產持謹慎態度，僅適度提升產量。原料氟化鋰價格隨行跟漲，儲能與動力領域需求保持強勁，對于核心主要企業訂單采購成交有望在散水提升之下陸續走高，當前市場進入情緒博弈關鍵時期，對六氟磷酸鋰市場長期堅挺觀點依舊持有謹慎態度，但長期需求增速依舊持續看好。

從太空到藥瓶：聚三氟氯乙烯如何憑借卓越性能征服多領域？

聚三氟氯乙烯，這款在氟塑料領域中備受矚目的神奇材料，究竟是何方神圣？它以其獨特的多功能性，在眾多塑料材料中脫穎而出，成為了科研與工業領域的新寵。其分子結構中蘊含的氟元素，賦予了它出色的耐腐蝕性、耐候性以及絕緣性，使得它在化學、電子、航空航天等多個領域都展現出卓越的性能。   聚三氟氯乙烯（PCTFE），作為最早被研究并投入生產的熱塑性氟塑料，憑借其出色的物理化學性質，已深入我們日常生活的方方面面。接下來，我們將從分子結構、合成途徑、卓越性能以及廣泛應用領域等五個維度，對這款神奇的材料進行全面的剖析與介紹。一 分子結構聚三氟氯乙烯（PCTFE）是由三氟氯乙烯單體經過聚合反應形成的均聚物。其分子結構中，氟原子和氯原子環繞主碳鏈排列，賦予了該聚合物獨特的性質。氟原子的存在使得聚合物呈現出化學惰性，而氯原子則貢獻了透明性、熱塑性和硬度。因此，PCTFE成為了一種在穩定性、耐熱性、不燃性、不吸濕性、不透氣性以及惰性方面均表現卓越的熱塑性樹脂。二、性能聚三氟氯乙烯（PCTFE）作為一種高性能聚合物，具有優異的物理和化學性能。其分子鏈中的氟原子賦予了它出色的耐候性、耐熱性、耐腐蝕性以及良好的絕緣性。此外，PCTFE還展現出較高的熔融黏度和熱穩定性，使其在高溫環境下仍能保持優異的性能。這些獨特的性質使得PCTFE在航空航天、電子信息、生物醫療等多個領域得到了廣泛的應用。三、化學性能聚三氟氯乙烯（PCTFE）因其高含量的氟和氯元素而展現出卓越的耐化學腐蝕性和化學惰性。在高溫環境下，它僅會被熔融堿金屬或氯磺酸所腐蝕。值得一提的是，由于氯原子的存在，PCTFE的分子對稱性相對較差，這反而賦予了它優于PTFE的透明度、可加工性以及抗蠕變性。四、熱穩定性聚三氟氯乙烯（PCTFE）具有特定的熱性能。其玻璃化轉變溫度介于71～99℃之間，而熔點則位于211～216℃的范圍內。值得注意的是，當溫度超過310℃時，PCTFE在氧氣的環境下會發生分解，生成—CF、CFCF2CFCl以及CF2CCl2等化合物。五、機械性能通過用氯原子替代聚四氟乙烯中的部分氟原子，可以顯著改善其機械性能，包括增強抗拉強度、抗壓強度，以及延長蠕變停留時間。具有高結晶度的PCTFE展現出較大的脆性，進而導致沖擊強度和斷裂伸長率的降低；而低結晶度的PCTFE則展現出更好的韌性。此外，BROWN等人的研究揭示了PCTFE在不同溫度和應變速率下的拉伸與壓縮行為，顯示出明顯的非對稱性，且這些性能強烈依賴于環境溫度和應變速率。當溫度超過Tg時，PCTFE的機械韌性會得到顯著提升。另一方面，ZHANG的研究發現，隨著溫度的降低，PCTFE試樣的硬度和彈性恢復率呈上升趨勢，而壓縮比則呈現相反的趨勢。六、介電性能PCTFE以其寬頻低介電常數和介電損耗的優異特性，在高頻通信領域展現出了廣泛的應用潛力。HARA的研究揭示，低分子量PCTFE的介電性能受到結晶區域與端基偶極作用的顯著影響。同時，SCOTT等人深入探討了低頻條件下PCTFE的介電弛豫松弛行為，觀察到高結晶度PCTFE存在三個明顯的介電損耗峰，它們分別與球晶內部晶片表面的損耗、非晶區域分子鏈段的運動以及晶區內部缺陷的重組緊密相關。此外，宋杭嶺等人的研究進一步發現，PCTFE的結晶形態對其高頻介電性能具有顯著影響，低結晶度和較小結晶尺寸的PCTFE通常展現出更低的介電常數與介電損耗。七、阻隔性能PCTFE在阻隔性能方面表現出色，其水蒸氣透過率僅為171 kg/（mh），遠優于其他塑料材料，成為當前最佳的水蒸氣阻隔材料。同時，PCTFE對紅外光和紫外光的吸收率也相對較低，使得部分PCTFE薄膜產品的透光率可高達90%。八、應用和生產現狀PCTFE的出色性能賦予了它多種特殊應用。根據其結構特點，我們將PCTFE分為三類，并分別進行探討。1 潤滑油脂級PCTFE潤滑油脂級PCTFE，常被稱為氟氯油，以其卓越的化學穩定性和潤滑性能脫穎而出。它特別適用于高溫環境或腐蝕性、氧化性強的場合，如作為潤滑材料、壓力傳遞液、阻尼液等。2 制品級PCTFE制品級PCTFE在-196～125℃的溫度范圍內可長期使用，因此非常適合作為耐腐蝕、耐壓力的密封材料、電氣絕緣材料以及觀測窗口材料。在原子能工業初期，它被廣泛用作重要耐腐蝕材料。此外，在半導體領域，由于其優異的機械性能和耐腐蝕性，制品級PCTFE也得到了廣泛應用。同時，其出色的耐低溫性和抗蠕變能力使其在液氮、液氧和液化天然氣等環境中表現出色，甚至能在接近絕對零度的條件下使用。因此，制品級PCTFE在耐低溫、防腐蝕的泵和閥門制件中占據了重要地位。目前，日本大金公司的Neoflon系列產品是市場上主流的制品級PCTFE。我國也有多家企業提供此類產品，如嘉遠新開發的薄膜。3 薄膜級PCTFE接下來，我們將探討薄膜級PCTFE的應用和特性。目前，市場上大規模商品化的PCTFE薄膜主要來自日本大金公司和美國霍尼韋爾公司。我司開發的薄膜，根據不同厚度分三個種類，這些薄膜主要用于包裝電氣組件、太陽能收集器和顯示器的保護層，以及場致發光組件等的封裝材料。1號薄膜是一種均聚PCTFE產品，用于藥物、化學品、個人護理品瓶的阻隔層，2號薄膜則主要用于藥物包裝膜。此外，還提供改性PCTFE薄膜產品3號，該產品偏氟乙烯共聚改性，適用于汽車燃油管和化學品包裝。圖：CTFE單體共聚膜