干法复合涂布机(锂电池干法工艺：极片制造“化繁向简”)

Posted 2023-05-25

篇首语：入于污泥而不染不受资产阶级糖衣炮弹的侵蚀，是最难能可贵的革命品质。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了干法复合涂布机(锂电池干法工艺：极片制造“化繁向简”)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

摘要

一些企业在电极制备上寻求“化繁向简”之路，开始尝试干法制备极片。

当工艺为重构制造逻辑提供可能时，装备便成为产业活力的迸发之处。在锂电池制造的前段，变化悄然发生。一些企业在电极制备上寻求“化繁向简”之路，开始尝试干法制备极片。

干电极并不是新概念，它在1982年欧美的实验室中便得以应用。但行业对干电极的集中关注，源于3年前特斯拉的一场“密谋”。

2019年，特斯拉以超55%的溢价，用市值2.35亿美元（折合约15亿元）的股票购入Maxwell，该公司的核心技术即干电极技术。次年，特斯拉便在电池日上推出4680圆柱电池，称将在全新的圆柱电池体系中应用干电极技术。

干电极技术在应用于正负极材料的过程中，既能省去溶剂，又能加强极片性能优势，且因流程化简，设备投入更少。相对的，干法制备电极工艺在产业化上，目前仍与湿法存在差距。

今年初，特斯拉位于加利福尼亚州弗里蒙特的试点工厂生产出了第100万块4680电池。4680圆柱电池产业化的“飓风”席卷而来，攻克干电极技术难关迫在眉睫。

11月14日，嘉拓智能副总裁周研在2022高工锂电年会上发表了“干法电极制造工艺及设备”的主题演讲，分享对干电极制备工艺的思考与洞见。

电池极片制备：干VS湿

锂电池制造的前段，湿法制极的工艺现已十分成熟，混料、涂布、烘干、NMP回收、辊压，极片从干到湿再到干。湿法工艺较为简单，有了“湿”的状态加持，浆料流动性好且气泡较少，简单的操作极大程度提高了极片制备的效率，为动力电池迈向TWh时代打下坚实基础。

相较湿法，干法工艺的革新具备4大优势：

干法制备极片的核心，在于对“湿”的抛弃。干法不使用粘结剂与溶剂，化简了湿法中的浆制、涂布烘干和溶剂回收过程。

干法制备的电极可具备更高的压实密度，容纳更多活性物质。并且，在对溶剂的逐步舍弃过程中，负极材料的融合更好，便于负极补锂，减少首次循环容量损失。目前，干电极能量密度超过300Wh/kg，远期可达到500Wh/kg。

动力电池材料体系逐渐向高镍掺硅发展。干电极技术既可以减弱湿度对高镍正极的性能影响，又能对硅基负极的膨胀有更强的承受能力。

因不用粘结剂，电池使用寿命得到了明显改善。

走向“极简”的可能

选择的艰难，是因在应然与容易之间徘徊。比较两种方法，湿法制备极片现阶段工艺成熟；而干法量产是一种“极简”的可能。

关于干电极制备的愿景是美好的：更小的厂房、设备面积，更少的能源消耗，更低的电池成本，但在商用上落实对“湿”的抛弃并不容易。

1991年索尼探索湿法商用，如今湿法成为电极制备的主流，正是为规避干法制备存在的可行性差、效率低、一致性差等问题。

然而，应该看到，关于干电极制备，变化在悄然发生。行内4680圆柱产业化飞速推进，在此关口，要规模的扩充，更要工艺的升级。随着干电极制备工艺的成熟，更有可能看到指数级的增速发生。

作为国内锂电装备的代表企业，嘉拓智能也在加快推进干电极制备工艺的研发与应用。周研表示，嘉拓的干法制备探索始于2015年，到成立干法实验室，再到逐步实现主流电池材料成膜验证。围绕干电极制备工艺的成果相继面世，嘉拓智能的干电极制备工艺也从始于质疑，稳步成长，到如今已有同行者并肩。

给制造以生命

装备为媒，作为人体的延伸，装备工艺的迭代，应赋予制造更强的生命力。只看到产能目标，通过机械化复制的方式朝目标追赶，是否是一种本末倒置？对干电极制备的探讨，必然绕不开源自装备的底层革新。

在“化繁向简”的干电极的制备道路上，嘉拓智能已取得阶段性的成果。

从2015年对干法工艺展开相关调研，到2020年成立干法团队进行研发生产，基于平台化的开发策略，嘉拓智能自2021年11月开始与客户进行干法工艺的验证。

至今，嘉拓智能已在10个月的时间内与20余家电池及汽车厂商进行了100+次实验，并在2022年实现了多套干法电极相关设备的销售。

嘉拓智能的干电极生产装备，主要包括混料、处理&成膜、减薄、精轧&裁边以及复合收卷。

在干法成膜厚度及均匀控制难点上，嘉拓智能的解决方案是双钢带系统成型和多级辊压。

通过双钢带辊压技术实现干法电极自支撑膜的制造，钢带系统可以作为自支撑电极膜的载体，减少电极膜在辊对辊制造、高速运动过程中的断带现象。

通过辊压技术将粉料辊压成厚膜，经多次热压减薄后收卷或与集流体进行复合，保证膜片不断带的情况下减薄至指定厚度并提高压实密度。

干电极技术未来可期，随着干电极工艺的发展，可提升电极能量密度至500Wh/kg，而且将以2年左右为一个周期，以25%的幅度提升电池能量密度，同时成本持续下降幅度为10%，突破三元锂电池能量密度的瓶颈。

尽管现阶段还无法以湿法量产的成绩要求干法，但工业的奇迹应伴随“从来如此便对吗？”的质疑。面向产业新周期的挑战，更应有不破不立的勇气，去推进一场刀刃向内的自我革新。