崭露锋芒!三一讲述越来越火的干法电极
上期讲到干法电极和湿法电极之间的较量,不难看出,干法电极这个概念近一两年非常火,今天备备就详细向大家介绍一下干法电极的工艺和优势。
01
工艺介绍及材料对比
传统湿法工艺是将活性物、导电剂、粘接剂按比例混合在溶剂中,并通过狭缝涂布模头按要求涂覆在集流体表面并辊压。
干法工艺是将活性颗粒、导电剂和进行干混均匀后加入粘接剂,在粘接剂原纤化作用下形成自支撑膜,最后辊压覆盖在集流体表面。
干湿法工艺对比
02
核心优势
干电极与下一代电池更适配:固态、预锂化,大圆柱电池。
1)固态电池&干电极:抛弃传统液态原材料,但均面临固-固界面问题。
固态电池是下一代锂电池,抛弃传统液态电解液。从电解质的分类上,固态电池可分为氧化物固态电解质、硫化物固态电解质以及聚合物固态电解质。氧化物电解质是目前国内企业布局最多的方向。相比于传统液态电池,固态电池能量密度更高,安全性能更好。
固态电池性能对比
干法电极抛弃传统液态溶剂,与固态电池设计理念类似。在干法技术的赋能下,固态电池的极片制造过程可以实现完全干燥,消除了湿法工艺烘干后,溶剂分子的残留问题。此外,利用粘接剂的原纤化作用制造固体电解质膜,能提升固态电池性能,其优势如下:
成膜无溶剂,提高离子导电率
电解质和粘接剂干混成膜,无需烘干成本更低
工艺简单,更适配规模化量产
干法固态电解质成膜工艺
2)预锂化&干电极:不用考虑预锂材料与溶剂的兼容性,降低预锂化难度。
预锂化策略用于缓解电池首周循环的锂离子损失。锂离子会与负极反应形成 SEI 膜,造成 6%-15%的锂离子不可逆损失。主流的预锂化策略为负极预锂化和正极预锂化,以正极预锂策略为例,添加预锂添加剂后,正极锂含量显著增多,有效地弥补了首周充放电过程带来的锂离子损失。
对比图
预锂策略更偏好干燥的电极生产环境。湿法下,溶剂会与预锂添加剂产生副反应,消耗活性锂,增加电池阻抗削弱预锂效果,干法无需溶剂,干燥的生产环境更适配预锂化策略的需求。
预锂策略对比
3)4680&干电极:干电极初次应用于4680电池。
4680综合性能优异,具备与麒麟、刀片电池争锋的实力。4680采用全极耳的设计,以集流体尾部作为极耳,制作成集流盘的结构,电池容量较2170提升 5倍,能量密度、快充性能、散热性能等各方面得以兼顾。
电池性能对比
4680 实验室样件仅在负极采用干法,正极采用湿法。原因是,在正极辊压过程中,正极材料容易发生化学变化,正极自支撑膜在辊压后仍容易掉粉。由于干法工艺还未完全成熟,量产的 4680 电池正、负仍采用湿法工艺。
可以预见的是,随着终端对锂电池性能要求的日渐提高,干法电极将凭借性能上的优势逐步替代湿法工艺。当然,这还需要相当一段时间的技术创新与验证,未来如何,我们拭目以待。
(本文转载:三一技术装备有限公司)
责任编辑:Mark
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