從實(shí)驗(yàn)室殺入量產(chǎn)線，干法電極的時(shí)代即將來臨

固態(tài)電池是新能源汽車動(dòng)力電池技術(shù)迭代的核心方向，也是破解行業(yè)續(xù)航焦慮、安全痛點(diǎn)與補(bǔ)能瓶頸的關(guān)鍵方案。但全固態(tài)電池的生產(chǎn)要求極低的水氧環(huán)境，干法電極工藝無需溶劑的特點(diǎn)恰好契合這一需求。據(jù)行業(yè)專業(yè)人士預(yù)判，固態(tài)電池真正大批量量產(chǎn)要到2030年，但在2027-2028年，干法電極將率先走出增長(zhǎng)曲線。

成本減半？特斯拉攻克干法正極技術(shù)

據(jù)了解，目前絕大多數(shù)電池的正極，都需要采用成本高昂的濕法漿料工藝生產(chǎn)，而負(fù)極則早已應(yīng)用工藝更簡(jiǎn)便的干法涂布技術(shù)。近年來，特斯拉一直在公開研發(fā)干法正極技術(shù)，旨在簡(jiǎn)化電池核心部件的生產(chǎn)流程、降低制造成本。今年初，特斯拉宣稱干法電極工藝取得“重大突破”，并成功實(shí)現(xiàn)全干法正極的工業(yè)化量產(chǎn)，將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于最新版本的4680電池。5月26日，特斯拉向美國(guó)專利商標(biāo)局提交新專利，宣布成功突破干法正極這一技術(shù)難題。

干法正極實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的最大阻礙來自材料本身。干法正極粉末質(zhì)地脆硬、磨損性強(qiáng)，若不借助有毒液態(tài)溶劑，根本無法高速涂布在金屬箔片上。

特斯拉最新公開的專利，披露了研發(fā)團(tuán)隊(duì)突破這一瓶頸的技術(shù)方案。該專利介紹了一種復(fù)合粘結(jié)劑體系，將聚四氟乙烯（特氟龍）與聚偏氟乙烯（PVDF，高耐受性特種材料）等穩(wěn)定性更強(qiáng)的聚合物相結(jié)合。這種復(fù)合粘結(jié)劑經(jīng)高剪切氣流研磨處理后會(huì)發(fā)生裂解，形成微觀蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)無需任何溶劑，就能依靠機(jī)械作用力將電極活性顆粒牢牢結(jié)合，最終制成柔韌且可自支撐的電極薄膜。

特斯拉同時(shí)對(duì)顆粒尺寸進(jìn)行了優(yōu)化：選用更大粒徑的活性顆粒，以此降低整體比表面積。這一設(shè)計(jì)讓粘結(jié)劑總占比控制在2%以內(nèi)，保障鋰離子正常傳導(dǎo)，電池性能不受影響。

除了材料配方優(yōu)化，該專利還解決了此前制約4680電池項(xiàng)目推進(jìn)的生產(chǎn)速度難題。在早期研發(fā)階段，僅使用純聚四氟乙烯材料時(shí)，原料需要經(jīng)過高壓輥壓機(jī)反復(fù)碾壓十次，才能成型為可用薄膜，這樣的效率完全無法滿足車企大規(guī)模生產(chǎn)的需求。

特斯拉表示，采用全新復(fù)合粘結(jié)劑后，原料僅需三次碾壓即可形成完整電極薄膜。碾壓工序大幅精簡(jiǎn)后，生產(chǎn)效率直接提升至原先的三倍。

海外社媒上傳出該專利可使電池整體生產(chǎn)成本近乎減半，但馬斯克親自在評(píng)論區(qū)辟謠：它不會(huì)將電池總成本減半，而會(huì)大幅降低電池正極的生產(chǎn)成本。

國(guó)內(nèi)外齊推動(dòng)，干法電極技術(shù)進(jìn)展提速

在美國(guó)，除特斯拉外，Sakuu已與SK On等全球電池巨頭達(dá)成戰(zhàn)略合作，推動(dòng)其無溶劑干法工藝的規(guī)模化應(yīng)用；LiCAP Technologies完成了300MWh卷對(duì)卷陰極的成功開發(fā)、安裝和現(xiàn)場(chǎng)驗(yàn)收測(cè)試（SAT）生產(chǎn)線（LRPL），項(xiàng)目驗(yàn)證了干法電極技術(shù)在鋰離子電池、固態(tài)電池及鈉離子電池制造中的廣泛適用性；AM Batteries的POWDER TO ELECTRODE?干涂層方法無需使用有害溶劑和電極干燥，省去了干燥和溶劑回收的步驟，可將電極制造的資本支出降低30%，運(yùn)營(yíng)支出降低60%。

LG新能源宣布，其目標(biāo)是在2025年底之前完成對(duì)能源工廠中先進(jìn)干法電極工藝的試點(diǎn)生產(chǎn)線的建設(shè)（截至目前并未披露相關(guān)信息），并展望在2028年全面實(shí)現(xiàn)該工藝的量產(chǎn)，據(jù)LG新能源估計(jì)，采用干法電極工藝可以降低電池制造成本高達(dá)17%至30%。

三星SDI在韓國(guó)天安工廠的試驗(yàn)生產(chǎn)線“DryEV”上，啟動(dòng)了基于干法電極的電池驗(yàn)證工作。三星SDI電極片事業(yè)部透露，干法工藝通過壓力誘導(dǎo)PTFE形成纖維結(jié)構(gòu)，無需溶劑干燥環(huán)節(jié)，設(shè)備能耗可大幅降低。目前公司正優(yōu)化粉體供給控制，改進(jìn)高強(qiáng)度薄膜化技術(shù)。該技術(shù)有望應(yīng)用于全固態(tài)電池領(lǐng)域，成為提升量產(chǎn)效率、降低制造成本的關(guān)鍵突破點(diǎn)。

日產(chǎn)汽車與美國(guó)LiCAP Technologies共同開發(fā)全固態(tài)電池（ASSB）陰極的生產(chǎn)工藝技術(shù)，合作將加速干電極生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展。

寧德時(shí)代正積極研發(fā)干法電極技術(shù)，與先導(dǎo)智能深度綁定（股東+大客戶），為固態(tài)電池量產(chǎn)儲(chǔ)備工藝；億緯鋰能布局4680大圓柱與固態(tài)電池雙路線，干法電極技術(shù)儲(chǔ)備完善；清陶能源與納科諾爾、先惠技術(shù)等設(shè)備商深度合作，1GWh固態(tài)電池產(chǎn)線采用干法電極工藝；國(guó)立科技投資約30億元，建設(shè)干法電極固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目。

設(shè)備的突破，給了干法電極量產(chǎn)的勇氣

先導(dǎo)智能推出“干法成膜復(fù)合一體設(shè)備”，集成纖維化、成膜、復(fù)合功能，干法電極設(shè)備已成功發(fā)貨至歐洲、美國(guó)、日韓等國(guó)家和地區(qū)的知名汽車企業(yè)、頭部電池客戶、新興電池客戶現(xiàn)場(chǎng)，并獲得客戶認(rèn)可和重復(fù)訂單。CIBF2026上，先導(dǎo)智能推出量產(chǎn)型干法涂布系統(tǒng)的升級(jí)方案，以毫秒級(jí)熱響應(yīng)速度與±0.5℃的極致溫控精度，配合超強(qiáng)剛性輥，為涂布的纖維化與長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行提供了更高級(jí)別的工藝控制，且新系統(tǒng)在實(shí)現(xiàn)極致品控的同時(shí)，設(shè)備能耗亦得到了顯著優(yōu)化。

圖片來源：清研電子

2023年，清研納科推出了國(guó)內(nèi)首臺(tái)多輥連續(xù)轉(zhuǎn)移干法成膜復(fù)合一體化裝備；2024年，首推雙面成膜復(fù)合一體化裝備，助推干法電極小規(guī)模量產(chǎn)；2025年，推出多輥雙面成膜復(fù)合一體化設(shè)備，幅寬1200mm，速度80m/min，干法負(fù)極實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。清研納科多輥連軋裝備通過多次升級(jí)迭代，形成了多系列的單面成膜復(fù)合、雙面成膜復(fù)合產(chǎn)品，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)干法電極制造裝備領(lǐng)域的空白。

利元亨成功攻克了干法電極工藝中的材料均勻性和一致性難題，自主研發(fā)的電極輥壓與電解質(zhì)熱復(fù)合一體機(jī)、膠框印刷疊片機(jī)以及高壓化成分容設(shè)備等產(chǎn)品，不僅顯著提升了電池能量密度和循環(huán)壽命，還實(shí)現(xiàn)了高效、安全、標(biāo)準(zhǔn)化的全固態(tài)電池生產(chǎn)。

高能數(shù)造在電極生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)了活性材料與電解質(zhì)的直接摻混，并已打通純電解質(zhì)的干法制備工藝路線，為全固態(tài)電池固-固界面問題提供了新的解決路徑。目前，高能數(shù)造已形成覆蓋不同材料體系的干法工藝設(shè)備方案。

小結(jié)

隨著特斯拉干法電極技術(shù)突破的消息不斷傳出，這場(chǎng)歷時(shí)七年、燒掉超20億美元的攻堅(jiān)戰(zhàn)，也宣布從實(shí)驗(yàn)室殺入了量產(chǎn)線。寧德時(shí)代、LG新能源等企業(yè)紛紛提速，設(shè)備商也陸續(xù)推出新設(shè)備，一場(chǎng)屬于干法電極工藝的革命，正席卷全球。

信息來源：

中國(guó)全固態(tài)電池攻堅(jiān)進(jìn)行時(shí).汽車縱橫

盤點(diǎn)國(guó)外頭部干法電極企業(yè).源因產(chǎn)研院

告別濕法工藝！特斯拉干法電池投產(chǎn)，成本近乎減半.深圳市電池行業(yè)協(xié)會(huì)

國(guó)內(nèi)干法電極工藝布局情況.粉體網(wǎng)

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