中國粉體網(wǎng)訊  近年來,，固態(tài)電池干法電極工藝技術(shù)取得了顯著進(jìn)展,。在材料選擇方面,，研究人員開發(fā)了適用于干法電極的新型粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑,，如熱塑性聚合物和碳納米管等,，這些材料不僅具有良好的粘結(jié)性和導(dǎo)電性,，還能在干法工藝條件下實(shí)現(xiàn)均勻分散,。在工藝優(yōu)化方面,，通過改進(jìn)混合設(shè)備和優(yōu)化工藝參數(shù)，如混合時(shí)間,、轉(zhuǎn)速和溫度等,，有效提高了電極材料的均勻性和一致性。 

設(shè)備創(chuàng)新是推動(dòng)干法電極技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素。新型干法電極設(shè)備采用先進(jìn)的粉末分散和壓延技術(shù),，能夠?qū)崿F(xiàn)更精確的厚度控制和更高的生產(chǎn)效率,。

干法電極技術(shù)

干法電極是一種新型的電極制備技術(shù)，不使用液態(tài)溶劑,，直接將活性材料,、導(dǎo)電劑和粘合劑的固態(tài)粉末混合在一起。其制作過程為：先將活性材料,、導(dǎo)電劑,、粘合劑混合，混合過程中粉末被拉成纖維狀,，再將纖維狀的物質(zhì)壓成薄片貼在箔體,。

制備方式有粘合劑原纖化和靜電噴涂兩種。

粘合劑原纖化是主流制造方法,，該方法主要分為粉料混合,、纖維化、輥壓三大環(huán)節(jié),。粘合劑原纖化方法在混合環(huán)節(jié)需要將直徑較大的顆粒更加粉碎,，降低后續(xù)安全隱患，粉料混合時(shí)的溫度也需要注意,，防止纖維化時(shí)間提前,，讓粘合劑分布的更加均勻。在纖維化環(huán)節(jié),，需要注意不同材料的纖維化時(shí)間不同,，進(jìn)而達(dá)到工藝改進(jìn)，另外纖維化過程阻力大,，程度不均勻等也需要注意,。輥壓環(huán)節(jié)則更是對設(shè)備的力度、精度,、均勻度提出更高要求,，這點(diǎn)在正極上尤為明顯，正極粉體材料易碎,，需要更大壓力來壓緊,。使用該制作方法的企業(yè)主要分布于美國、中國,、德國,，比如美國Maxwell/Bosch，中國海博瑞恩電子,，德國TU Dresden等,。

靜電噴涂法則是使用高壓氣體,，將粉體、導(dǎo)電劑,、粘合劑顆粒噴灑至箔集體上,，讓噴灑物質(zhì)在靜電的作用下帶負(fù)電吸附到箔體，隨后對其進(jìn)行熱壓,，粘接劑融化后會(huì)粘連其他粉末并被擠壓成自支撐膜,。使用該制作方法的企業(yè)主要分布于日本,、韓國,，比如豐田、LG,、日立,、瑞翁等。

干法電極技術(shù)優(yōu)劣勢分析

傳統(tǒng)濕法工藝是將正負(fù)極粉末狀材料與溶劑混合制成漿料,，涂于箔材中再烘烤,，最終變成可以使用的極片。干法工藝不用溶劑,，而是采用特殊的粘結(jié)劑注入粉末中壓實(shí)于箔材上,，取消烘干步驟。

干法技術(shù)相比于傳統(tǒng)濕法技術(shù),，在材料,、工藝、裝備上有較大變化,，盡管可節(jié)省成本,，但各個(gè)環(huán)節(jié)的難度會(huì)加大，缺少水分的材料對金屬材質(zhì)的設(shè)備也會(huì)形成磨損,，尤其是在組裝硫化物電解質(zhì)時(shí),，干法工藝還會(huì)對設(shè)備產(chǎn)生腐蝕，所產(chǎn)出的金屬碎屑可能會(huì)危害電芯內(nèi)部結(jié)構(gòu),，影響電芯性能,。 

粘合劑原纖化在工序第一步混合粉體材料的時(shí)候，干法電極工藝也很難讓粉體完全均勻,，不均勻的話成型極片無法使用,，照樣會(huì)影響良率。如果干法電極涂層不均勻,，可能會(huì)在電極中形成所謂的“hot spots”,，導(dǎo)致電池電性能衰減、潛在短路甚至災(zāi)難性的電池事故,。 

輥壓環(huán)節(jié)也有相應(yīng)難關(guān)需要克服,，傳統(tǒng)濕法電極工藝是軋輥將干燥后的極片壓實(shí),，但干法電極只能將石墨材料壓實(shí)，金屬鋰負(fù)極材料以及高鎳三元正極材料很難壓實(shí)成光滑的界面,。正因?yàn)榻饘俸茈y壓實(shí),，所以設(shè)備才會(huì)損傷，可是設(shè)備損傷后的修復(fù)時(shí)間至少要一個(gè)月以上,，還是會(huì)耽誤良率和成本,。 

馬斯克也披露過在研究干法電極工藝時(shí)遇到的困難：“干法電極工藝中正極材料環(huán)節(jié)較為復(fù)雜，當(dāng)正極粉體被壓制一定厚度時(shí),，壓力超負(fù)荷就會(huì)導(dǎo)致材料變形,，電極膜和集流體需要分開收放卷再集合，如何保障粉體的活性物質(zhì)不被破壞,，內(nèi)部阻抗變大問題等也相當(dāng)棘手,。”

干法電極靜電噴涂法也有顯著的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),，同粘合劑原纖化一樣,，靜電噴涂法較為環(huán)保，縮短了熱固化時(shí)間,，電極選擇范圍廣,，電極厚度和均勻性控制較好，但在后續(xù)的可加工性,、粘連穩(wěn)固性,、電極柔韌和耐久上表現(xiàn)不佳。

干法電極設(shè)備

干法電極主流的自支撐膜制造設(shè)備分為氣流粉碎機(jī),、螺桿擠出機(jī)以及開煉機(jī),。 

氣流粉碎機(jī)：壓縮空氣通過噴嘴高速射入粉碎腔后，活性物質(zhì)及粘接劑混合物通過進(jìn)料口到達(dá)粉碎腔,�,；旌衔镌诟邏簹饬鞯淖饔孟孪嗷ヅ鲎卜鬯閷�(shí)現(xiàn)原纖化，最后,，混合物隨氣流上升至分級(jí)腔在輥壓設(shè)備作用下形成自支撐膜,。氣流粉碎機(jī)的工作效率最高。

螺桿擠出機(jī)：混料自料口進(jìn)入螺桿充滿螺槽后,，會(huì)在旋轉(zhuǎn)的螺桿作用下在料筒內(nèi)壁和螺桿表面不斷被壓實(shí),、攪拌以及混合。在壓縮段結(jié)束處,，螺桿會(huì)將混合均勻的物料按要求擠出機(jī)頭,，在機(jī)頭中混合物會(huì)被塑成電極膜并送離擠出機(jī)，螺桿擠出機(jī)的良率最高,。

開煉機(jī)：兩個(gè)相對回轉(zhuǎn)的輥筒對物料產(chǎn)生擠壓后,，由于兩個(gè)輥筒的速比不同,，可以產(chǎn)生對混料產(chǎn)生剪切力，速比越大剪切力越強(qiáng),。在輥筒的高剪切力下,，混合物內(nèi)部的分子鏈會(huì)被打斷，實(shí)現(xiàn)均勻的混合,，多次往復(fù)后在粘接劑原纖化的作用下即生成電極膜,。

干法電極工藝較濕法對輥壓設(shè)備的工作壓力、輥壓精度以及均勻度提出更高要求,。頭部輥壓設(shè)備廠商或率先受益于干法電極對于新型輥壓機(jī)的迭代需求,。設(shè)備大型化集成化是未來發(fā)展趨勢。將加料,、混料,、纖維化,、制膜,、輥壓、分切,、收卷等功能集成在一起,，降低流轉(zhuǎn)時(shí)間，提高效率及一致性等,，設(shè)備價(jià)值量更高,。

國內(nèi)干法電極設(shè)備企業(yè)主要有琥崧科技集團(tuán)股份有限公司、邢臺(tái)納科諾爾精軋科技股份有限公司,、清研納科智能裝備科技（深圳）有限公司,、上海聯(lián)凈自動(dòng)化科技有限公司、江蘇嘉拓新能源智能裝備股份有限公司,、三一技術(shù)裝備有限公司,、廣東利元亨智能裝備股份有限公司、蘇州東福來機(jī)電科技有限公司,、東莞市瑯菱機(jī)械有限公司,、無錫先導(dǎo)智能裝備股份有限公司、深圳市信宇人科技股份有限公司,、深圳市曼恩斯特科技股份有限公司,、合肥科晶材料技術(shù)有限公司、深圳市尚水智能股份有限公司,、步納（上海）機(jī)械設(shè)備有限公司等,。

參考來源：

張永柱.固態(tài)電池干式涂布工藝技術(shù)設(shè)備的產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化進(jìn)程研究

粉體網(wǎng)、鋰電聯(lián)盟會(huì)長,、網(wǎng)絡(luò)公開信息等

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡）

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