2024年6月5日，美国环境保护局（EPA）提议限制N-甲基吡咯烷酮（NMP）的使用。

       NMP在锂电池正极极片及其原材料（碳纳米管导电浆料、石墨烯导电浆料、分散剂浆料、固态电解质浆料等）生产过程中作为溶剂，将所需物质融合在一起，充分接触并均匀分布，从而使各种原材料性能得到更充分发挥。

       聚四氟乙烯是四氟乙烯的均聚物，可用悬浮法、分散法、乳液法等聚合方法制得。

       表1-1 采用悬浮法生产的PTFE树脂的基本性能

      表1-2 乳液法生产的PTFE树脂的性能

      表1-3 分散法生产的PTFE树脂的性能

       干法工艺是利用固态粘接剂纤维化形成三维“网状”结构，使电极粉体被这种三维网格结构相互交联，从而达到粘结的功能。现这些聚合物当中具有最佳特性的是PTFE。PTFE以其卓越的耐化学性和热稳定性著称，能在极端环境下保持稳定，其连续使用温度范围可达-200°C至260°C，是固体材料中摩擦系数最低的，具有不粘附任何物质的特性。

       不是所有的固态PTFE都适用于干法电极粘接剂，需对特定型号的PTFE进行改性，使之具备超高分子量、高机械强度、高黏性、高柔韧性、电化学性质稳定、耐蠕变性等性能要求。

       从正极材料分析，根据锂电池正极材料的活性物质体系不同（LFP/NCM多晶/单晶/LMO等）、粒径不同、粒径分布不同，选用的PTFE粘接剂和处理工艺的都会有较大的不同，目前特斯拉未在正极应用干法工艺

       从负极材料分析，根据负极活性材料不同，选用PTFE粘接剂的也都有较大区别，例如在石墨类负极方面由于PTFE在负极环境中电化学不稳定，容易接受电子。因此在低电压下可能会发生副反应，导致电池容量下降。所以必须对PTFE进行改性，保证在低电压的环境下其化学性能稳定，从特斯拉4680电池拆解分析可以看出显然已解决这个了问题。

       干法电极潜在使用的粘结剂主要有PTFE、乙端-四氟已烯共聚物、PVDF、四氟已烯-六氟两烯共聚物等，其中PTFE优势明显，其优势主要体现在：

       1）PTFE分子量更大，更适合纤维化形成更稳定的“三维”网络，从而固定住正极材料，使电池性能稳定；

       2）PTFE更稳定，惰性更强，不容易与其他物质发生化学反应，影响电池性能；

       PTFE干法电极工艺过程是将活性材料与导电添加剂（例如炭黑）和PTFE混合，再在剪切力作用下使PTFE发生纤维化。原纤维直径只有几纳米，长度几十微米，通过形成三维网状结构使活性材料和炭黑的聚合在一起。在随后的步骤中，将这种混合物压在两个辊之间形成数百微米厚的薄膜。该薄膜在进一步的轧制中达到所需的目标厚度和孔隙率。目前存在的主要问题有：

     （1）在活性材料颗粒基体中，干混并均匀分散导电剂和粘结剂非常关键。一方面，必须实现混合物中PTFE原纤维的均匀分布。同时，又必须避免损坏活性材料颗粒。

     （2）干混合物具有结块倾向，混合物不能在容器中储存太长的时间。同样，粉末进料或配料方面也有挑战，一旦在进料或计量装置中对干混合物施加新的剪切力，结果就会增加形成团聚物，这会导致工艺条件不稳定。

     （3）为了可加工为自支撑薄膜，干膜必须具有一定的机械抗拉强度。如果粘结剂无法达到这种拉伸强度，例如由于粘结剂含量非常低，或者由于混合物不均匀性而出现缺陷，则薄膜开裂的风险非常高，特别是对于低于100μm的薄膜，越宽、生产越快的薄膜，相应的工艺步骤和干膜质量就越不稳定。

    （4）PTFE在低电位下不稳定，会与锂发生不可逆反应，因此应用于负极时会锂化消耗活性锂，降低黏附效果。如图10所示，每克PTFE将消耗1070mAh的锂， PTFE锂化的电压平台为0.7~1 V，并且电极中PTFE含量越多，电压平台区域越长，第二次放电曲线中，平台消失，因此反应不可逆。

       常规PTFE材料无法直接用于正极涂布和负极涂布，必须要经过改性才能用于相关环节。

       正极干法电极用PTFE需要达到超高分子量、高机械强度、高黏性、高柔韧性、电化学性质稳定、耐蠕变性等性能要求。负极干法电极用PTFE，若不经过改性，PTFE会与负极表面的锂离子反应生成氟化锂，削弱粘合效果，降低容量。每克PTFE大约会消耗 1070 mAh 的锂，PTFE锂耗巨大，如果不改性，则很难实现应用。

      1、钝化粒子表面

      在 PTFE 表面涂覆导电碳实现粘接剂的钝化。根据特斯拉的专利介绍，涂层材料包含电导体（导电碳、炭黑等）以及颗粒材料（粉末状碳材料）。涂层覆盖面积占 PTFE 粒子表面的90%以上，厚度介于0.1-100μm。

       2、混合非原纤化材料

       将 PTFE 与非原纤化材料混合提高电极膜性能。可对传统的非原纤化材料（如 PVDF、CMC）研磨成为更小粒径的材料，再与 PTFE 混合形成新型的粘接剂。特斯拉专利中混合物 PVDF、CMC、PTFE 质量比为 1:1:2。更小粒径的粘接剂能实现电极膜活性物质更均匀的分布，与此同时，粒径更小的粘接剂有更强的粘连性。

       干电极技术将带动 PTFE 需求快速增长。传统湿法电池中，正极粘接剂采用 PVDF，质量占比 2%；负极粘合剂采用 CMC+SBR，质量占比 3%。干法工艺中，PTFE 同时适用于正极和负极，质量占比提升至 5~8%，在干法工艺渗透率逐步提高的背景下，干电极 PTFE的需求增速较 PVDF 能实现 4 倍的增长。

        当前国内尚未实现量产级别的锂电干法电极用PTFE材料。有研究机构预计2-3年后国内将实现量产级别的锂电干法电极用PTFE材料生产与销售。

        因此，实现无NMP添加的锂电池方案，无论采用水系磷酸铁锂还是干法电极工艺，PTFE都是关键材料。

        预计 2025 年干法电极渗透率达到 3%，2030年达到 15%，2030 年干电极 PTFE 总需求达到 21.91 万吨，市场规模超过20亿元。