摘要：近年来，固态电池干法电极工艺技术取得了显著进展。在材料选择方面，研究人员开发了适用于干法电极的新型粘结剂和导电剂，如热塑性聚合物和碳纳米管等，这些材料不仅具有良好的粘结性和导电性，还能在干法工艺条件下实现均匀分散。在工艺优化方面，通过改进混合设备和优化工艺参数

近年来，固态电池干法电极工艺技术取得了显著进展。在材料选择方面，研究人员开发了适用于干法电极的新型粘结剂和导电剂，如热塑性聚合物和碳纳米管等，这些材料不仅具有良好的粘结性和导电性，还能在干法工艺条件下实现均匀分散。在工艺优化方面，通过改进混合设备和优化工艺参数，如混合时间、转速和温度等，有效提高了电极材料的均匀性和一致性。

设备创新是推动干法电极技术发展的关键因素。新型干法电极设备采用先进的粉末分散和压延技术，能够实现更精确的厚度控制和更高的生产效率。

干法电极技术

干法电极是一种新型的电极制备技术，不使用液态溶剂，直接将活性材料、导电剂和粘合剂的固态粉末混合在一起。其制作过程为：先将活性材料、导电剂、粘合剂混合，混合过程中粉末被拉成纤维状，再将纤维状的物质压成薄片贴在箔体。

制备方式有粘合剂原纤化和静电喷涂两种。

粘合剂原纤化是主流制造方法，该方法主要分为粉料混合、纤维化、辊压三大环节。粘合剂原纤化方法在混合环节需要将直径较大的颗粒更加粉碎，降低后续安全隐患，粉料混合时的温度也需要注意，防止纤维化时间提前，让粘合剂分布的更加均匀。在纤维化环节，需要注意不同材料的纤维化时间不同，进而达到工艺改进，另外纤维化过程阻力大，程度不均匀等也需要注意。辊压环节则更是对设备的力度、精度、均匀度提出更高要求，这点在正极上尤为明显，正极粉体材料易碎，需要更大压力来压紧。使用该制作方法的企业主要分布于美国、中国、德国，比如美国Maxwell/Bosch，中国海博瑞恩电子，德国TU Dresden等。

静电喷涂法则是使用高压气体，将粉体、导电剂、粘合剂颗粒喷洒至箔集体上，让喷洒物质在静电的作用下带负电吸附到箔体，随后对其进行热压，粘接剂融化后会粘连其他粉末并被挤压成自支撑膜。使用该制作方法的企业主要分布于日本、韩国，比如丰田、LG、日立、瑞翁等。

干法电极技术优劣势分析

传统湿法工艺是将正负极粉末状材料与溶剂混合制成浆料，涂于箔材中再烘烤，最终变成可以使用的极片。干法工艺不用溶剂，而是采用特殊的粘结剂注入粉末中压实于箔材上，取消烘干步骤。

干法技术相比于传统湿法技术，在材料、工艺、装备上有较大变化，尽管可节省成本，但各个环节的难度会加大，缺少水分的材料对金属材质的设备也会形成磨损，尤其是在组装硫化物电解质时，干法工艺还会对设备产生腐蚀，所产出的金属碎屑可能会危害电芯内部结构，影响电芯性能。

粘合剂原纤化在工序第一步混合粉体材料的时候，干法电极工艺也很难让粉体完全均匀，不均匀的话成型极片无法使用，照样会影响良率。如果干法电极涂层不均匀，可能会在电极中形成所谓的“hot spots”，导致电池电性能衰减、潜在短路甚至灾难性的电池事故。

辊压环节也有相应难关需要克服，传统湿法电极工艺是轧辊将干燥后的极片压实，但干法电极只能将石墨材料压实，金属锂负极材料以及高镍三元正极材料很难压实成光滑的界面。正因为金属很难压实，所以设备才会损伤，可是设备损伤后的修复时间至少要一个月以上，还是会耽误良率和成本。

马斯克也披露过在研究干法电极工艺时遇到的困难：“干法电极工艺中正极材料环节较为复杂，当正极粉体被压制一定厚度时，压力超负荷就会导致材料变形，电极膜和集流体需要分开收放卷再集合，如何保障粉体的活性物质不被破坏，内部阻抗变大问题等也相当棘手。”

干法电极静电喷涂法也有显著的优点和缺点，同粘合剂原纤化一样，静电喷涂法较为环保，缩短了热固化时间，电极选择范围广，电极厚度和均匀性控制较好，但在后续的可加工性、粘连稳固性、电极柔韧和耐久上表现不佳。

干法电极设备

干法电极主流的自支撑膜制造设备分为气流粉碎机、螺杆挤出机以及开炼机。

气流粉碎机：压缩空气通过喷嘴高速射入粉碎腔后，活性物质及粘接剂混合物通过进料口到达粉碎腔。混合物在高压气流的作用下相互碰撞粉碎实现原纤化，最后，混合物随气流上升至分级腔在辊压设备作用下形成自支撑膜。气流粉碎机的工作效率最高。

螺杆挤出机：混料自料口进入螺杆充满螺槽后，会在旋转的螺杆作用下在料筒内壁和螺杆表面不断被压实、搅拌以及混合。在压缩段结束处，螺杆会将混合均匀的物料按要求挤出机头，在机头中混合物会被塑成电极膜并送离挤出机，螺杆挤出机的良率最高。

开炼机：两个相对回转的辊筒对物料产生挤压后，由于两个辊筒的速比不同，可以产生对混料产生剪切力，速比越大剪切力越强。在辊筒的高剪切力下，混合物内部的分子链会被打断，实现均匀的混合，多次往复后在粘接剂原纤化的作用下即生成电极膜。

干法电极工艺较湿法对辊压设备的工作压力、辊压精度以及均匀度提出更高要求。头部辊压设备厂商或率先受益于干法电极对于新型辊压机的迭代需求。设备大型化集成化是未来发展趋势。将加料、混料、纤维化、制膜、辊压、分切、收卷等功能集成在一起，降低流转时间，提高效率及一致性等，设备价值量更高。

国内干法电极设备企业主要有琥崧科技集团股份有限公司、邢台纳科诺尔精轧科技股份有限公司、清研纳科智能装备科技（深圳）有限公司、上海联净自动化科技有限公司、江苏嘉拓新能源智能装备股份有限公司、三一技术装备有限公司、广东利元亨智能装备股份有限公司、苏州东福来机电科技有限公司、东莞市琅菱机械有限公司、无锡先导智能装备股份有限公司、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、合肥科晶材料技术有限公司、深圳市尚水智能股份有限公司、步纳（上海）机械设备有限公司等。

来源：锂电百科一点号