2026年是“十五五”開局之年，正是將宏觀“規(guī)劃圖”細(xì)化為可行“施工圖”的關(guān)鍵階段。在這個過程中，我們會頻繁遇到一系列聽起來專業(yè)又前沿的“科技名詞”，比如“綠色供應(yīng)鏈”“清潔低碳?xì)洹钡?。這些術(shù)語并非空洞的概念，它們背后折射的是未來幾年科技突破、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型與生活演進(jìn)的真實(shí)方向。

那么，這些詞究竟意味著什么？它們將如何具體地改變我們的日常？今天，就讓我們走進(jìn)“干法涂布”這個名詞。

什么是干法涂布？

干法涂布（dry electrode manufacturing）是一種創(chuàng)新的電極制備方法。該技術(shù)采用干法工藝將粘合劑、活性材料和導(dǎo)電劑充分混合后，直接壓覆于集流體上制備電極，全程無需溶劑參與。其核心在于利用物理剪切力使粘結(jié)劑（如PTFE）形成三維纖維網(wǎng)絡(luò)，包裹活性材料、導(dǎo)電劑，直接壓延成自支撐電極膜。干法涂布技術(shù)能夠消除傳統(tǒng)電池極片制備過程中有毒溶劑的使用（如NMP），大幅降低能耗與污染，是鋰電池綠色制造的關(guān)鍵路徑之一。

干法涂布的分類信息

干法涂布的詳細(xì)解釋

鋰離子電池以其高能量密度、高功率、長循環(huán)壽命等優(yōu)勢在新能源動力和儲能設(shè)備中占據(jù)著主導(dǎo)地位。隨著新能源汽車商業(yè)化進(jìn)程加速和電化學(xué)儲能市場的快速擴(kuò)張，市場對鋰離子電池的制造成本和性能表現(xiàn)提出了更高的要求。

鋰離子電池的成本和性能在很大程度上取決于電極的制造工藝。傳統(tǒng)電極制備主要依賴于濕法涂布技術(shù)。所謂“涂布”，是電極制備的關(guān)鍵步驟之一，主要用于將活性物質(zhì)均勻地涂覆在集流體（如鋁箔或銅箔）上，形成電極膜。電化學(xué)反應(yīng)在活性物質(zhì)中發(fā)生，電極因此在充放電過程中可以存儲和釋放能量。但是，濕法涂布干燥過程成本較高，所使用的有機(jī)溶劑存在毒性和易燃問題，極大影響了電池工業(yè)的環(huán)境友好性和可持續(xù)性。

干法涂布是鋰電池制造的前沿工藝，通過物理混合-原纖化-壓延三步替代傳統(tǒng)濕法涂布工藝，具體流程如下：

物理混合：活性材料、導(dǎo)電劑與PTFE干粉高速混合；

原纖化：剪切力使PTFE伸展為纖維網(wǎng)，包裹顆粒形成膜胚；

壓延：高壓輥壓（100-200MPa）成自支撐電極膜，并將電極膜復(fù)合到集流體。

相較于傳統(tǒng)濕法涂布工藝，干法涂布工藝在成本效率、性能提升、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、環(huán)保程度和生產(chǎn)適應(yīng)性五個方面存在顯著優(yōu)勢：

1.成本優(yōu)勢：干法工藝省去涂布、干燥及溶劑回收等環(huán)節(jié)，設(shè)備投資低、能耗小、所需場地面積小，可大幅度降低設(shè)備、人力、設(shè)施和能源的投入成本，電芯制造成本可綜合降低約18%。

2.性能提升：干法工藝能有效提升活性物質(zhì)的壓實(shí)密度，同等條件下，電池的能量密度可獲得約20%的提升。

3.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性提升：干法工藝中粘結(jié)劑形成的原纖化網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，極大增強(qiáng)了活性物質(zhì)的穩(wěn)固性，防止膨脹與脫落，從而提升了電極的整體電性能與使用穩(wěn)定性。

4.環(huán)境友好：干法涂布無需使用毒性的有機(jī)溶劑（如NMP），避免了有機(jī)溶劑的揮發(fā)和回收問題，減少了環(huán)境污染。

5.適應(yīng)電池技術(shù)的前沿發(fā)展需求：更好地適應(yīng)了電池技術(shù)的前沿發(fā)展需求，如兼容預(yù)鋰化策略和固態(tài)電池的制備，展現(xiàn)出在先進(jìn)電池制造領(lǐng)域的廣泛適用性和未來潛力。

干法涂布技術(shù)最初由美國Maxwell公司（后被特斯拉公司收購并應(yīng)用于4680電池）開發(fā)，目前該公司在干法電極制備技術(shù)上仍處于領(lǐng)先地位。據(jù)2026年2月2日消息，特斯拉公司已實(shí)現(xiàn)干法涂布技術(shù)的量產(chǎn)應(yīng)用。國內(nèi)多家主流電池企業(yè)也在持續(xù)跟進(jìn)，如寧德時代公司已將該技術(shù)并入其固態(tài)電池技術(shù)路線圖中。

2025年工信部印發(fā)的《2025年工業(yè)和信息化標(biāo)準(zhǔn)工作要點(diǎn)》，明確提出將全固態(tài)電池作為重點(diǎn)領(lǐng)域，加強(qiáng)標(biāo)準(zhǔn)工作頂層設(shè)計，建立健全全固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)體系。干法電極技術(shù)作為全固態(tài)電池制造中的關(guān)鍵工藝之一，其設(shè)備研發(fā)是推動全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的重要環(huán)節(jié)。

干法工藝生產(chǎn)電極示意圖。圖片來源：參考資料[3]

干法涂布的應(yīng)用領(lǐng)域及發(fā)展前景

全球鋰電池需求持續(xù)增長，特別是固態(tài)電池和高能量密度電池的需求增加，推動了干法電極技術(shù)的規(guī)?；瘧?yīng)用。根據(jù)國際能源署（IEA）的預(yù)測，全球鋰電池產(chǎn)能將在2030年達(dá)到6200GWh，這為干法電極設(shè)備制造商帶來了巨大的市場機(jī)遇。

目前，干法涂布技術(shù)正從實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新加速邁向產(chǎn)業(yè)化核心工藝，核心突破方向包括：

1.核心輥壓設(shè)備開發(fā)：輥壓機(jī)作為干法工藝的核心設(shè)備，已成為行業(yè)技術(shù)競爭的關(guān)鍵戰(zhàn)略要地。它是保證電極厚度均勻一致的關(guān)鍵步驟，其成膜性能及生產(chǎn)效率是決定干法工藝能否實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的核心要素。

2.高值材料開發(fā)：研發(fā)非PTFE粘結(jié)劑體系（如改性PVDF），解決鋰損耗問題；開發(fā)高強(qiáng)度復(fù)合電極膜，適配全固態(tài)電池超高壓實(shí)密度需求。

3.工藝升級：推動連續(xù)化生產(chǎn)，提升目標(biāo)正極膜速度和負(fù)極膜速度，追趕濕法工藝160m/min的效率。

智能化和模塊化也是干法電極設(shè)備的重要發(fā)展方向。國內(nèi)外廠商正通過引入物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和AI算法，優(yōu)化生產(chǎn)流程，提高生產(chǎn)效率并降低能耗。例如，日本開發(fā)的智能輥壓機(jī)，通過實(shí)時參數(shù)調(diào)節(jié)提升了生產(chǎn)效率，并有效降低了能源消耗。

隨著國內(nèi)企業(yè)技術(shù)水平的持續(xù)提升，全球干法電極設(shè)備市場競爭正從單一的技術(shù)主導(dǎo)向多元化競爭轉(zhuǎn)變。雖然國外企業(yè)仍占據(jù)一定技術(shù)優(yōu)勢，但國內(nèi)企業(yè)憑借較高的性價比和對市場需求的快速響應(yīng)，正逐漸擴(kuò)大市場份額。隨著干法電極技術(shù)的廣泛應(yīng)用，未來競爭將更加激烈，創(chuàng)新和研發(fā)能力將成為決定企業(yè)成敗的關(guān)鍵因素。

干法涂布的綠色應(yīng)用難點(diǎn)

干法涂布技術(shù)作為一種新興的電極制備工藝，具有顯著的環(huán)保優(yōu)勢，如無溶劑使用、低能耗和低污染等。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，該技術(shù)仍面臨一些綠色應(yīng)用難點(diǎn)。這些難點(diǎn)主要體現(xiàn)在以下幾個方面：

第一，產(chǎn)能與效率問題。干法涂布技術(shù)在大規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用仍面臨產(chǎn)能和效率的挑戰(zhàn)。例如，干法涂布的最核心問題是產(chǎn)能過低、速度過慢，這導(dǎo)致其在寬幅噴涂時的均勻性及粘結(jié)力表現(xiàn)弱于傳統(tǒng)的濕法工藝。

第二，涂層均勻性與質(zhì)量控制問題。干法涂布技術(shù)在涂層均勻性和質(zhì)量控制方面存在技術(shù)挑戰(zhàn)。如果干法電極涂層不均勻，可能會在電極中形成所謂的“熱點(diǎn)（hot spots）”，導(dǎo)致電池電性能衰減、潛在短路甚至災(zāi)難性的電池事故。

第三，粘結(jié)劑與材料問題。干法涂布技術(shù)中，粘結(jié)劑的性能和分布對電極的質(zhì)量至關(guān)重要。例如，必須實(shí)現(xiàn)混合物中PTFE原纖維的均勻分布，同時避免損壞活性材料顆粒。此外，PTFE在低電位下不穩(wěn)定，會與鋰發(fā)生不可逆反應(yīng)，這限制了其在負(fù)極中的應(yīng)用。

未來，隨著材料科學(xué)的進(jìn)步、工藝流程的優(yōu)化以及智能化設(shè)備的普及，這些問題有望逐步得到解決。

參考文獻(xiàn)

[1]工信部發(fā)布2025年標(biāo)準(zhǔn)工作要點(diǎn)：全固態(tài)電池標(biāo)準(zhǔn)體系建設(shè)加速

https://libattery.ofweek.com/2025-04/ART-36000-8480-30660913.html

[2]孫浩團(tuán)隊Advanced Materials：相變調(diào)控策略解鎖可持續(xù)、高性能干法電極

https://fsctm.sjtu.edu.cn/info/1044/4164.htm

[3]從膜到電極：干法制備工藝的深度剖析與未來展望

https://finance.sina.com.cn/roll/2025-03-14/doc-inepqxcq3971525.shtml

策劃制作

作者丨陳來 北京理工大學(xué)材料學(xué)院特別研究員 博士生導(dǎo)師

閆康 北京理工大學(xué)重慶創(chuàng)新中心副研究員 中國化學(xué)會、中國化工學(xué)會會員

審核丨路瑞剛 中國汽車工程學(xué)會科普文化與傳播部部長

責(zé)編丨楊雅萍 王夢如

審校丨徐來 張林林