全球能源轉型中，鋰離子電池作為清潔儲能的主力，其生產(chǎn)過程的環(huán)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(yè)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(yōu)化提供了強有力的數(shù)據(jù)支持。

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

為了應對這些挑戰(zhàn)，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(tǒng)濕法工藝加工電極的缺點

傳統(tǒng)的濕法電極加工是鋰離子電池生產(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)以滿足大規(guī)模商業(yè)需求。然而，濕法電極加工工藝也面臨許多缺點和挑戰(zhàn)。

• 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(tài)電池ASSBs不相容

• 與其他電解質和電極材料結合產(chǎn)生高界面電阻

• 高成本制造

• NMP有害揮發(fā)對環(huán)境造成破壞

• 長時間干燥、溶劑蒸發(fā)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(zhàn)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(tǒng)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(huán)節(jié)。

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(yōu)勢，它成為鋰離子電池電極生產(chǎn)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(chǎn)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(yōu)化的高能量密度電極結構中，干法電極的功率輸出優(yōu)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(huán)性能優(yōu)于傳統(tǒng)漿料涂覆制成的電極，無論負載高低，均顯示出一致的穩(wěn)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(huán)穩(wěn)定性

通過對干法和傳統(tǒng)LCO電極的循環(huán)性能和倍率的比較，可以得出結論，與傳統(tǒng)LCO電極相比，干法LCO電極具有優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。

干法和傳統(tǒng)LCO電極的循環(huán)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(huán)穩(wěn)定性方面的卓越表現(xiàn)，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(huán)保和高效儲能方面的雙重飛躍。美能光子灣，作為技術創(chuàng)新的推動者，將繼續(xù)引領行業(yè)向更綠色、更高效的未來邁進。*特別聲明：本公眾號所發(fā)布的原創(chuàng)及轉載文章，僅用于學術分享和傳遞行業(yè)相關信息。未經(jīng)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(lián)系，我們將在第一時間核實并處理。