锂电池干法电极制备技术及工艺

一、干法电极制备技术解析
1、干法与湿法的工艺介绍及材料对比
传统湿法工艺是将活性物、导电剂、粘接剂按比例混合在溶剂中，并通过狭缝涂布模头按要求涂覆在集流体表面并辊压。
干法工艺是将活性颗粒、导电剂和进行干混均匀后加入粘接剂，在粘接剂原纤化作用下形成自支撑膜，最后辊压覆盖在集流体表面。
 
2、干法制膜工艺介绍

2.1、自支撑膜干法制备工艺干法制膜包括：粘接剂原纤化法和静电喷涂法，其中粘接剂原纤化是主流。静电喷涂法在后续的可加工性、粘连稳固性、电极柔韧和耐久上表现不如粘接剂原纤化法。2019 年特斯拉收购 Maxwell 公司，Maxwell 主要采用粘接剂原纤化制膜，而特斯拉目前也是采用粘接剂原纤化法制造自支撑膜。Maxwell 在粘接剂原纤化方案上具有专利的领先优势。美国和日本分别是粘接剂原纤化法和静电喷涂法工艺的领先国家，其中，Maxwell 和 Toyota 各是两种工艺的代表公司。 粘接剂原纤化法是将活性物质粉末与导电剂混合后加入 PTFE 粘接剂，然后对干混合物施加外部的高剪切力，使 PTFE 原纤化后粘合电极膜粉末，最终挤压混合物形成自支撑膜。 静电喷涂法是用高压气体预混活性物质、导电剂以及粘接剂颗粒，在静电喷枪的作用下使粉末带负电荷并喷至带有正电荷的金属箔集流体上，然后对载有粘接剂的集流体进行热压，粘接剂融化后会粘连其他粉末并被挤压成自支撑膜。  
2.2、原纤化干法工艺技术原理
原纤化是在外部剪切力作用下，PTFE变成原纤维的过程。由于PTFE范德华力较低，堆积松散，在外部剪切力的作用下会从团聚物变成原纤维，原纤维呈网状粘合电极粉末。
 温度、剪切是影响 PTFE 原纤化的重要因素。当温度高于 19 度，PTFE 会从三斜晶系转变为六方晶系，分子链会变软，也是形成原纤维的主要原因。
原纤化制膜是极片辊压的前段环节，主流的原纤化制膜机器为：1）气流粉碎机；2）螺杆挤出机；3）开炼机。在 PTFE 与活性物质充分混合后，混合物被送入原纤化制膜机，在机器的辊压下混合物会形成自支撑膜。Maxwell 实验数据显示，进料速度越小，原纤化电极膜的阻抗越大；与此同时，电极膜阻抗会伴随辊压的力度增加而降低。