固态电池的 “关键一步”：干法电极工艺到底牛在哪？

抖音热门 2025年08月20日 15:56 1 admin

在新能源汽车飞速发展的当下，电池技术就像一场没有硝烟的战争，各大企业和科研机构都在绞尽脑汁寻求突破。固态电池作为下一代电池技术的 “明星选手”，被寄予了厚望。而干法电极工艺，作为固态电池制造中的关键一环，正逐渐走进大众视野，它究竟有何过人之处，又将给行业带来怎样的变革？今天我们就来一探究竟。

一、告别湿法！干法电极工艺如何改写电池行业规则？

提到电池电极制备，大家可能先想到的是传统的湿法工艺。这种工艺就像做蛋糕时调面糊，需要用大量液态溶剂把活性材料、导电剂和粘合剂等混合成浆料，涂在箔材上后还要经过烘烤去除溶剂。这不仅工序繁琐，而且烘烤过程能耗高，溶剂挥发还会造成污染，就像一个 “耗能又排污” 的环节。

而干法电极技术则完全不同，它就像 “无油炒菜”，直接把固态的活性材料、导电剂和粘合剂粉末混合在一起。具体过程很有特色：先把这些粉末混合，通过特殊工艺拉成纤维状，再压成薄片贴在箔体上。目前主要有两种制备方式：粘合剂原纤化和静电喷涂。

粘合剂原纤化是主流方法，分为粉料混合、纤维化、辊压三大环节。粉料混合时要粉碎颗粒、控制温度；纤维化要解决阻力大、不均匀等问题；辊压对设备要求极高，尤其是正极，需要更大压力。采用这种方法的企业遍布美、中、德等国，像美国的 Maxwell/Bosch，中国的海博瑞恩电子等。

静电喷涂法则是用高压气体把粉末喷洒到箔体上，利用静电吸附，再热压让粘接剂粘连粉末形成自支撑膜。丰田、LG 等日韩企业多采用这种方法。

和传统湿法工艺比，干法电极技术的 “闪光点” 很突出。最吸引人的就是成本低，省去了溶剂和烘干步骤，能耗和生产成本大大降低，而且更环保，减少了溶剂污染，这对于追求低成本、绿色生产的电池行业来说，简直是 “福音”。

但它也有 “难言之隐”。在材料方面，干燥的材料会磨损金属设备，组装硫化物电解质时还会腐蚀设备，产生的金属碎屑可能影响电芯性能。

工艺上，粘合剂原纤化在混合粉体时很难做到完全均匀，会影响产品良率，涂层不均匀还可能引发电池事故。辊压环节，对于金属锂负极和高镍三元正极材料很难压实，设备易受损，修复时间长，影响生产。马斯克也曾提到过正极材料压制等难题。

静电喷涂法虽然环保、控制好电极厚度和均匀性，但在可加工性、粘连稳固性等方面表现欠佳。

设备在干法电极工艺中可是 “主力军”，主流的自支撑膜制造设备有气流粉碎机、螺杆挤出机和开炼机。

气流粉碎机工作效率最高，压缩空气通过喷嘴射入粉碎腔，混合物在高压气流下碰撞粉碎实现原纤化，再经辊压形成自支撑膜。

螺杆挤出机良率最高，混料进入螺杆后被压实、搅拌、混合，最后按要求挤出机头塑成电极膜。

开炼机通过两个相对回转的辊筒挤压物料，速比不同产生剪切力，让混合物分子链打断，多次往复后生成电极膜。

另外，干法电极对辊压设备的压力、精度、均匀度要求更高。头部辊压设备厂商可能会因新型辊压机需求而受益，而且设备大型化集成化是未来方向，能提高效率和一致性。国内也有很多企业参与干法电极设备制造，如琥崧科技、纳科诺尔精轧科技等。

近年来，材料选择上的创新为干法电极技术添了不少力。热塑性聚合物作为粘结剂，粘结性能好，在干法工艺下能牢固粘结材料，还便于加工成型，冷却后结构稳定。

碳纳米管作为导电剂，电导率高，能形成高效导电网络，提高电极导电性能，降低电阻，还能增强电极结构稳定性。

这些新型材料的颗粒尺寸、表面性质经过优化，能在混合过程中均匀分散，避免团聚，充分发挥性能优势。

为提高电极材料的均匀性和一致性，科研人员从混合设备和工艺参数入手优化。

混合设备上，研发新型搅拌桨叶，产生更强更均匀的搅拌力，一些设备还配备高精度计量系统，控制材料添加量。

工艺参数上，确定最佳混合时间、转速和温度等。合适的混合时间保证材料充分混合又不影响性能，恰当的转速促进材料流动，精准的温度满足材料需求，提升混合效果。

这些优化提高了电极材料的均匀性和一致性，减少电池安全问题，提高生产良率，为大规模产业化奠定基础。

干法电极技术凭借独特优势和不断突破，在固态电池领域潜力巨大。虽然目前有挑战，但随着各方面进步，未来有望广泛应用，为新能源电池产业注入新动力。

文章来源：联净复合材料

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