全球能源轉型中，鋰離子電池作為清潔儲能的主力，其生產過程的環保性變得尤為重要。干法電極加工技術，作為一種新興的無溶劑電極制造方法，正在成為鋰離子電池行業的綠色轉型的關鍵。美能光子灣，作為精密測試設備領域的佼佼者，我們不僅為電池材料的微觀結構提供了精準的測量，還為電極制造過程中的質量控制和工藝優化提供了強有力的數據支持。

目前，鋰離子電池被公認為環保的儲能解決方案，但其在推動可持續發展方面的潛力尚未得到充分實現。這主要是因為在電極制造的初始階段，存在有毒和揮發性溶劑污染(N methyl pyrrolidine NMP)的持續問題。電池研究越來越集中于電極材料的開發，這反映了對鋰離子電池生產的日益重視。

為了應對這些挑戰，許多電池研究人員和制造商正在積極努力，以消除在電極制造過程中對溶劑的使用。

鋰離子電池電極內主要的三種成分示意圖

Part.01

傳統濕法工藝加工電極的缺點

傳統的濕法電極加工是鋰離子電池生產中一項關鍵技術，其特點是能夠確保均勻性、可擴展性和質量。該過程涉及將包括活性材料和導電添加劑的漿料混合物均勻地涂覆到集流體上，使用溶劑如NMP，對于實現均勻的混合物至關重要。這種均勻性對于電池單元的電化學性能一致性至關重要。該過程設計用于高可擴展性，允許擴大生產以滿足大規模商業需求。然而，濕法電極加工工藝也面臨許多缺點和挑戰。

• 電極涂層厚度難以達標

• 孔隙率升高并且不受控制

• 與硫化物基全固態電池ASSBs不相容

• 與其他電解質和電極材料結合產生高界面電阻

• 高成本制造

• NMP有害揮發對環境造成破壞

• 長時間干燥、溶劑蒸發和回收導致高能耗

Part.02

鋰離子電池的干法電極加工

克服上述挑戰最有前景的技術之一是干法電極加工。干法電極加工是一種用于鋰離子電池的制造技術，它消除了對溶劑(如NMP)的使用。這種方法繞過了傳統的濕漿涂覆工藝，采用無溶劑的方法來制造電極，從而省去了大量的干燥環節。

由于干法電極加工在制造高負載電極方面具有以下這些優勢，它成為鋰離子電池電極生產的新方法。

• 減少電極孔隙率，增強壓實密度

• 殘留溶劑和加工助劑減少

• 增強電極機械載荷強度

• 成本降低

• 能源消耗減排

電池生產中采用干電極加工的益處

Part.03

干法電極和濕法電極各性能比較分析

放電速率性能

下圖為干法和濕法的NMC111/石墨之間的放電速率性能比較。放電率測試結果顯示，在優化的高能量密度電極結構中，干法電極的功率輸出優于濕法電極。（電極負載設定為5mAh/cm2。充電截止電壓為4.2V，放電截止電壓為2.8V。）

干法和濕法電極的放電速率比較

放電容量和容量保持率

通過干法制成的NMC電極的循環性能優于傳統漿料涂覆制成的電極，無論負載高低，均顯示出一致的穩定性和改善的容量保持能力。

通過干法和濕法制成的NMC陰極的放電容量和容量保持率曲線

循環穩定性

通過對干法和傳統LCO電極的循環性能和倍率的比較，可以得出結論，與傳統LCO電極相比，干法LCO電極具有優異的循環穩定性。

干法和傳統LCO電極的循環性能（左）和倍率性能（右）比較

干法電極加工技術以其在放電速率、容量保持和循環穩定性方面的卓越表現，證明了其在提升鋰離子電池性能方面的潛力。隨著這一技術的不斷成熟和應用，我們有望見證鋰離子電池在環保和高效儲能方面的雙重飛躍。美能光子灣，作為技術創新的推動者，將繼續引領行業向更綠色、更高效的未來邁進。*特別聲明：本公眾號所發布的原創及轉載文章，僅用于學術分享和傳遞行業相關信息。未經授權，不得抄襲、篡改、引用、轉載等侵犯本公眾號相關權益的行為。內容僅供參考，如涉及版權問題，敬請聯系，我們將在第一時間核實并處理。