下一代电池生产技术？国内外干法电极行业发展如何？

干法电极工艺因其环保、高能量密度、低成本以及适宜大规模生产等优势逐渐受到行业关注，那么其技术成熟度如何？规模化难点在哪里？中国干法电极行业发展如何，如溧泉科技、高能数造等企业的进展如何？海外干法电极行业发展情况如何，如AM Batteries、Samsung SDI、LGES和Tesla等企业进展如何？海外企业能否凭借干法电极工艺摆脱对中国锂电产业的依赖？

(一) 干法电极具有环保、低成本及高性能等优势

目前锂离子电池中极片的制备工艺多数为湿法电极工艺，通过将粉体材料与溶剂混合制备成浆料后，经过涂布、干燥和溶剂回收等工艺制备电极。但干燥过程耗能及耗时较多，且使用大量有机溶剂。所以无需溶剂的干法电极工艺逐步引起行业的关注，同时也可适配于固态电池的生产。

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。生产线示简图如下所示。

图 1 湿法电极与干法电极生产线示意简图

来源：chemistry-europe

从图中可以看到，干法电极具有环保、能量密度更高以及节省设备投资和运营成本等优势。

环保。干法电极在制备时不需要使用NMP（N-甲基吡咯烷酮）溶剂，避免了NMP的挥发性和毒性对环境、人体健康的潜在危害，干法电极工艺更加环保，在建设新产能时，环保方面的审批会相对容易。

能量密度更高。由于干法电极没有溶剂烘干过程，没有CBD碳粘合剂结构域迁移等问题，颗粒之间的接触更为紧密，可以实现更大的压实密度，单位体积下可含有更多的活性材料，能量密度也更高。

节省设备投资和运营成本。干法电极的成本大概会比湿法工艺低30%左右，而当前电池制造企业的毛利率多低于30%，甚至是个位数，干法电极带来的降本优势明显。因为干法电极工艺无需涂布和烘干产线建设，节省了设备投资，同时减少了设备需要占用的面积。

以干法电极企业AM Batteries创始人Yan Wang在2021年发布的论文所示，涂布和干燥工艺占据了制造和能源消耗的比例较高。另据LG Energy Solution表示，干法工艺可以降低17%-30%的电池制造成本。

(二) 技术尚未成熟，开发难点较多

干法电极的工艺包括聚合物纤维化法、喷涂沉积法、熔融挤出法、3D打印和粉末压缩法等，其优劣势如下表所示。

虽然每种方法所需设备都不同，但整体工艺类似，主要包括三大环节，干混、干涂和压制成电极。目前相关技术仍未成熟，面临的问题包括活性材料与导电剂、粘合剂的均匀混合，大面积均一化制备干法电极以及新型干法粘合剂的开发等等，同时也需要考虑与现有湿法产线的兼容性的问题。

 活性材料与导电剂、粘合剂的均匀混合

由于需要在固态情况下对材料进行干混，且正极材料的比重较大，很难实现正极活性材料与导电剂、粘合剂的均匀混合，会导致极片局部拉伸过大而开裂，同时需要避免团聚现象，以聚合物纤维化法为例，PTFE在高于一定温度后会产生结晶变化，容易产生团聚。所以需要重新设计并优化混料设备及工艺。

 大面积均一化制备干法电极

将干燥的粉体大面积均匀制备成电极，如果涂层不均匀，可能会导致电极形成热点，导致电池老化、短路等。对喷涂沉积来说，其活性材料负载，电极成分的分布均匀性以及边缘和空白部分的处理，仍待进一步改进。再以聚合物纤维化法为例，在辊压过程中，正极粉料非常硬，容易损坏辊轮，据The Limiting Factor披露，特斯拉之前的辊轮损伤如下所示。导致其在收购Maxwell后，连续多年未曾商业化。

但据近期报道，特斯拉或已解决该问题，韩国PNT公司于去年宣布，与特斯拉达成了合作协议，将取代特斯拉原先的德国供应商Saueressig，提供干法电极设备。特斯拉也于今年Q2宣布其双干法4680圆柱电池突破，预计于年底逐渐量产。

 新型干法粘合剂的选型和开发

不同的干法工艺所需粘合剂不同，以聚合物纤维化法为例，需要通过粘合剂原纤化形成三维网状结构来起到粘结的作用，因此粘合剂的选择至关重要，而传统的PVDF等粘合剂无法在施加外部机械力的情况下原纤化，需要开发匹配的PTFE粘合剂。

据Chemours接受相关采访时表示，在正极侧PTFE的氧化性相对稳定，但在负极侧，传统PTFE较为不稳定，会与负极表面的锂离子反应生成氟化锂，在试图在无碳涂层的条件下制备电极时，电极性能较差。同时Chemours正在根据下游客户的工艺情况，定制不同类型的PTFE粘合剂，从而更好的原纤化。而采用喷雾法的AM Batteries也在今年4月，宣布与日本瑞翁Zeon合作，开发干法电极用粘合剂。由此可见，对不同干法电极工艺来说，新型干法粘合剂的开发都至关重要。

(三) 中国干法电极设备企业进展显著，但尚未见大规模应用报道

今年以来，中国干法电极设备企业进展显著，如溧泉科技、高能数造、华彩科技、嘉拓智能、曼恩斯特、纳科诺尔、清研电子和利元亨等等企业均已推出关于干法电极的设备亦或是整线设计方案及工艺，但尚未见电池生产企业宣布采用干法电极工艺建设产能的公开报道。

据悉，溧泉科技目前已布局多种干法电极工艺，包括粉末压片法、聚合物纤维化法和静电喷雾法等等，并完成干法电极的底层技术积累：如集流体表面处理、粉料的深度混合、粘接剂的复配改性、线性导电网络构建、膜箔复合技术以及独特设备开发，积累了众多Know-How。高能数造也于今年宣布成功打通多材料体系全固态电池的干法制造以及硫化物全固态电池全干法制造工艺。

(四) 美日韩相关企业合作趋势明显，最快今年实现批量生产

今年以来，海外干法电极工艺企业技术突破明显，如美国Tesla宣布使用干法电极生产的4680电池将在年底量产装车，除此之外韩国LGES和Samsung SDI均已完成或正在搭建干法电极中试线。需要注意的是，干法电极企业中，美国、日本和韩国的相关企业合作趋势明显，包括参股或联合开展战略合作，或意在摆脱对中国锂电产业链的依赖。如美国AM Batteries去年获得日本Toyota Ventures 领投的3000万美元融资。Sakuu也与韩国Sk On联合开发。

(五) 相关企业介绍

 AM Batteries

AM Batteries总部位于美国麻萨诸塞州，专注于锂离子电池的高产能干法电极工艺。

投资者情况：包括电动汽车企业丰田Toyota Ventures、上汽SAIC Motor、越南Vinfast汽车，日本锂电企业TDK及化学品企业瑞翁Zeon等等。去年12月，获得丰田Toyota Ventures领投的3000万美元的B轮融资。

人员背景：CEO Lie Shi，原干法隔膜企业Celgard总裁，历任其技术经理、研发副总裁、首席技术官、首席运营官和总裁；联合创始人&总裁，Yan Wang，公司干法技术的共同发明人，WPI伍斯特理工学院教授；首席技术岗Hieu Duong，Maxwell干法电极工艺的开发者，后任Tesla的电极工程总监。

技术情况：与Maxwell的聚合物纤维化法不同，AMB采用的是静电喷雾技术。据官网信息披露，其技术可以减少40%的能耗，减少40%的资本支出和20%的运营支出。并于今年10月宣布已经向一家主要的电池供应企业交付了第一卷干法电极，标志着其首次从工程中试线交付样品。

 溧泉科技

溧泉科技是国内领先的专注于新能源干法技术生态链建设以及干法产品研发、生产、销售的创新型企业，致力于打造核心材料制备/核心装备开发/关键工艺（Know-How）/产品智能制造的新生态格局，实现“绿色制造”，同时布局微型超级电容、微型一次电池、微型全固态电池。

据悉溧泉科技已完成干法电极的底层技术积累：如集流体表面处理、粉料的深度混合、粘接剂的复配改性、线性导电网络构建、膜箔复合技术以及独特设备开发，积累了众多Know-How。

目前已布局多种干法电极工艺，包括粉末压片法、聚合物纤维化法和静电喷雾法等等。自动化模具粉末压片：已产业化应用于生产纽扣超级电容和氟化碳电池；结合等静压（WIP），正积极开发全固态电池。聚合物纤维化技术：已批量生产4680高容量负极和固态电解质膜（氩气全封闭环境）；静电喷雾法：已批量生产4680正极；

高能数造

高能数造（西安）技术有限公司是全球新能源电池干法制造技术与3D打印技术的先行者和倡导者，也是国内首家聚焦并推出3D打印电池设备的产业化公司。高能数造秉承数字智造理念，致力于为全球新能源企业提供卓越的解决方案，针对新能源电池研发制造的专业需求自主研发了浆料挤出层叠（SEL）增材制造技术与全固态电池干法制造装备，拥有多项自主知识产权。现己上市3款实验级电池专用3D打印机、多款适用于全固态电池生产的产线级解决方案。

 Anaphite

英国干法电极企业 Anaphite，由Sam Burrow和Alexander Hewitt于2018年联合创立，目标是在2025年实施NPI导入，到2028年将其干法电极应用到电动汽车中。其专有的DCP粉末可根据客户需求定制，用于干法电极的制备中。背后的投资机构包括World Fund 和 Maniv，以及EEI、Nesta、Elbow Beach Capital 和 Wealth Club 等等

Anaphite声称该技术可将电池制造成本降低40%，占地面积减少30%，能耗降低15%。随着欧洲新电池法规的出台和持续不断的降本压力，干法电极工艺越来越关键。

 琥崧微纳米科技

琥崧微纳米科技开发的“琥崧新干线”，为干法电极全工艺段生产打造完整解决方案。独创“全向纤维化、全向成膜”技术，破解成品一致性差、膜片自支撑力不足等难题，实现从原料到产品的智能化生产。

“琥崧新干线”集成自动投配料、3D纤维化混合、全向成膜、智能压延复合、切边回收再利用五大系统，每一步都精准高效。从精准配料输送，到3D纤维化混合的均匀包覆造粒，再到全向成膜的坚韧膜片，直至智能压延复合的稳定生产，每一步都凝聚着琥崧的创新与匠心。

 Nanoramic

美国干法电极企业，2009年从麻省理工学院分拆出来，其专有的干法电极技术为Neocarbonix at the Core。2023年12月，获得美国DOE的4750万美元赠款，用于开发锂离子电池电极制造工厂，相关合作企业为C4V。其专有技术可以在不使用粘合剂的情况下制备电极，可以更好的回收电极活性材料。

根据Porsche Consulting的结果，在50kWh的电池组中，使用Neocarbonix干法电极工艺制备LFP正极时，可减少27%的成本。新建20GWh的工厂时，可减少25%的CAPEX，改造20GWh的工厂，会提升30%的产能。

来源：

Zhang K, Li D, Wang X, et al. Dry Electrode Processing Technology and Binders[J]. Materials, 2024, 17(10): 2349.

Jin W, Song G, Yoo J K, et al. Advancements in Dry Electrode Technologies: Towards Sustainable and Efficient Battery Manufacturing[J]. ChemElectroChem, 2024: e202400288.

https://source.benchmarkminerals.com/video/watch/how-dry-electrode-manufacturing-could-revolutionise-battery-production-exclusive-interview-with-am-batteries-ceo-lie-shi

https://chargedevs.com/features/a-closer-look-at-li-ion-dry-electrode-coating-technology/

https://www.youtube.com/watch?v=s1XWNPgYOKs