干法电极制备技术:干燥机、分散机、活化机与改性设备研究


       干法电极技术是指通过物理或化学方法将粉末状的活性材料、导电剂和少量或无粘结剂混合并成型为自支撑或非自支撑的薄膜,作为锂离子电池的正极、负极或固态电解质

1、干法电极技术的优点

a. 降低成本:干法电极技术节省了溶剂、溶剂蒸发、回收和干燥设备的成本,也减少了对环境的影响。

b. 提升电极均匀性:干法电极技术在混合过程中不会使用溶剂,因此可以实现电极材料各组分的均匀分布,避免因溶剂蒸发引起的电极分层。

c. 增大电极活性物质载量:干法电极技术可以轻松控制电极厚度和厚电极的均匀性,不会产生裂纹,在制备厚电极方面具有独特的优势,适于超高载量电极的制备。

d. 适配硫化物固态电解质:干法电极技术避免使用有机/极性溶剂,在制备过程中只需极少量的粘合剂,特别适用于制备硫化物全固态电池。由于不会使用与硫化物固态电解质发生反应的溶剂,因此干法工艺有助于更好地制备硫化物固态电解质膜并保持其高离子电导率。

2.干法电极的制备技术

目前主要采用的是粉末挤压成型法和静电喷涂法,均实现了电极材料间的固相包覆及电极片的固态制备。

1)粉末挤压成型法

粉末挤压成型法的技术核心在于粉末混合过程中实现黏结剂的纤维化,以形成自支撑的干态电极膜。但目前的研究均采用黏结剂聚四氟乙烯(PTFE),其添加量大(质量分数超过5%),需开发可替代的黏结剂,降低用量,以提升电极的比能量。

2)静电喷涂法

静电喷涂法是通过使用静电喷涂设备将完全干燥的电极材料、粘结剂和导电剂等带电颗粒均匀吸附在集流体上,并通过后续辊压等工艺加工制备干法电极。喷涂方式可以通过机械设备“蜂巢磨”进行加工,在此过程中,蜂巢磨可以将活性材料、导电碳和粉末状粘结剂等颗粒混合在一起,混合好的粉料会在压缩空气的作用下雾化喷附在金属集流体的表面,随后在高压静电的作用下,使材料与集流体分别带有正电荷与负电荷,从而使得材料附着在集流体表面。通过机械作用实现粘结剂的纤维化和网络交联制备固态电解质的干法膜制技术,被认为是实现高性能全固态电池的关键工艺途径之一。

 

参考来源:锂电中国。如有侵权请联系删除!

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