特斯拉汽车■特斯拉新电池深度解析：三大猜想及对钴锂的影响( 五 )
? 干电极相较于湿法电极和核心区别： 传统的锂电池制造使用含有粘合剂材料 的溶剂 NMP ， 将其与负极或正极粉末混合后 ， 把浆料涂在电极并干燥；和传 统的正负极片制备工艺不一样 ， 干电极技术不采用溶剂 ， 而是使用粘合剂和 导电剂代替溶剂 。 更为值得注意的是 ， 干电极相较于湿法电极而言主要是在 制造工艺上不同 ， 它对于活性材料是没有任何改变的 ， 也就意味着干法电极 对正极材料没有任何影响 ， 不存在直接加速高镍化的作用 。
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? 干电极因比湿法电极具备更高的压实密度 ， 最先应用于超级电容器 。 干电极 最开始的优势并没有体现在锂电池的生产工艺上 ， 最开始是在超级电容器的 制备工艺上有提升 。 湿法电极的工艺是做成浆料之后 ， 先涂到箔材上 ， 然后 再去辊压 ， 初始阶段涂糊的密度不够 ， 需要用辊压机把密度压实的方式来提 高电芯的能量密度 ， 并且因为超级电容器是纯物理反应 ， 电极的密度希望压 到越大越好 。 若采取湿法电极 ， 需要先涂到铝箔上再去压过大的压力会损失 到箔材 ， 尤其是铝箔 ， 导致不良率提升 。 但若采取干法电极是先把粉末压成 膜之后 ， 再去贴附到铝箔上 ， 压膜的过程中没有箔材 ， 可以充分压实 。 因此 ，干电极最初运用在超级电容器的压实密度要比湿法电极的提高到 8%-10% ， 有 利于产品的能量密度也提高 8%-10% 。 但锂电池和超级电容器相比最大的问题 在于锂电池是化学反应 ， 在制备过程中活性物的压实密度不能太大 ， 否则容 易造成“死区” ， 也导致干法工艺的这种优势在锂电池上并不能充分发挥 。
? 但伴随硅基负极材料是商业化应用需求逐步出现 ， 干电极法在锂电池的应用 得到推广 。 传统石墨负极材料具有循环性能好 ， 稳定性高等特点 ， 然而理论 比容量限制在 375mAh/g ， 或已达到了瓶颈阶段 ， 而新型的硅基负极材料具有 很高的比容量 ， 理论比容量可达 4200mAh/g ， 在硅负极材料中添加一定比例 的商业化成熟的碳材料 ， 所形成的硅碳负极能够有效地缓冲硅材料引起的硅 颗粒局部团聚 ， 提高硅基负极的循环性能等效果 。 但硅碳负极现在存在充放 电过程中体积膨胀率较大 ， 循环寿命不够的缺点 ， 具体而言：
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? 干法电极能够有效解决硅碳负极循环寿命偏低的问题 ， 有助于实现硅碳负极 替换传统石墨电极 ， 从而实现锂电池提升能量密度 。 在充放电循环过程中 ，石墨负极的体积膨胀率只有 30%-40% ， 但是硅负极的体积膨胀率可以达到 300% ， 在传统的湿法工艺下 ， 粘结剂承受不了太大的形变 ， 在反复充放电过 程中 ， 就会造成电极的损伤 ， 导致循环使用次数下降；比如 ， 若用湿法电极 的背景下 ， 硅碳负极实际使用循环寿命不到 500 次循环 ， 和石墨负极 1500-2000 次的循环数量相差甚远 。 干法电极的粘结剂和湿法电极完全不同 ，干电极可以解决硅碳负极的体积膨胀率的问题：主要在于湿法电极的粘结剂 是靠分子间的范德华力 ， 像胶水一样把活性材料的颗粒粘结起来；如果体积 膨胀之后 ， 其韧性不够高容易被拉断 。 但干法电极的粘结剂是聚四氟乙烯 (PTFE) ， 其本身没有粘性 ， 依靠把颗粒缠绕起来形成一种三维的网络结构 ，把其给包裹起来形成膜 ， 形成的纤维结构具备一定的弹性 ， 此完全可以解决 硅碳负极的体积膨胀率的问题 ， 从而解决循环寿命偏低的核心问题 。
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? 从结果来看 ， 据 Maxwell 介绍 ， 干法电极已能够实现能量密度突破 300wh/kg ，延长电池寿命 2 倍 ， 较湿法电池成本降低 10%-20%以上 ， 未来目标突破 500wh/kg ， 技术产品可运用于多种电池材料体系 ， 而并非可以推动无钴化 。2018 年 ， Maxwell 干电池电极发展规划 ， 2022 年之前实现以低于每千瓦时 100 美元的成本实现>350Wh/kg 的电池能量密度 ，2025-2030 年的远期能量密度超 过 500wh/kg 。 2019 年 ， Maxwell 干电极技术再次表示：1）目前已经突破能 量密度达到 300wh/kg ， 未来目标可以超过 500wh/kg；2）延长电池寿命 2 倍； 3）干电池降低了生产成本 ， 理论成本较湿法电池降低 10%-20%以上；4）干 电池电极技术可应用于下一代材料体系、无钴体系和固态电池体系 ， 需要强 调的在于 ， 此仅是可以用于无钴体系 ， 而并非指其有利于推动无钴化 。
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