干法电极粉体改性技术革新与机械力改性设备研究


固态电池,是一种使用固体正负极和固体电解质,不含有任何液体,所有材料都由固态材料组成的电池。固态电池相比液态锂电池,在生产工艺以及电池测试等领域均有所不同。

未来全固态电池会以干法电极工艺为主,全固态电池中,硫化物电解质对极性有机溶剂极为敏感,同时金属锂容易与溶剂反应,导致膨胀更加严重,传统的 PVDF-NMP 体系粘结强度有限,而干法电极中由PTFE原纤维化构成的二维网络结构,可以抑制活性物质颗粒的体积膨胀,防止其从集流体表面脱落。此外,采用干法电极工艺,固态电池的极片制造过程可以实现完全干燥,消除湿法工艺烘干后溶剂分子的残留问题

干法制备工艺通常是将活性物质、粘结剂、导电剂组成的粉末干混后,直接喷涂到集流体上,或者通过碾压/热压制成自支撑的极片。

干法电极制备工艺近年来开始崭露头角。目前,干法电极的研究主要有通过喷涂方式进行制备、通过锟压方式进行制备两种开发策略。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。该工艺有着可以降低成本、抑制分层、对电极厚度没有限制、与硫化物固态电解质相容等优势。

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