圖片來源：華彩科技
在全固態(tài)電池的生產過程中，極片和固態(tài)電解質膜的制造技術占據著核心地位。這些工藝的差異會直接影響到固態(tài)電解質膜的一致性和電導率。針對這一挑戰(zhàn)，華彩科技專注于開發(fā)“節(jié)能環(huán)保、成本效益高、性能優(yōu)異 ”的干法電極自支撐膜制備技術，獨立研發(fā)了干法電極生產設備，集成了多套公司自研的系統(tǒng)，從而顯著提高了薄膜的質量和離子傳輸效率，自動化的生產流程確保高質量電池的穩(wěn)定輸出，實現成本降低與效率提升。
技術創(chuàng)新的亮點
華彩科技干法制備自支撐膜技術通過自研設備對粘結劑纖維化處理，同時將活性物質和導電劑緊密粘結形成分散均勻度高、支撐膜密度大、導電性好、容量高的自支撐膜。干法勻漿在提高電極性能、提升生產效率、增強材料性能、優(yōu)化漿料特性、降低生產成本、增強電池安全性以及提升產品質量等方面具有顯著優(yōu)勢。
華彩科技制備的干法電極自支撐膜韌性好，抗拉伸強度高，大大提高了電極的穩(wěn)定性。此外，干法電極自支撐膜技術的成功應用，有效提升了電池的整體性能，為電池高安全、高能量密度鋪平了道路。
干電極與下一代電池更適配
1. 固態(tài)電池&干電極：
干法勻漿在前期不依賴于大量溶劑進行混合，與固態(tài)電池設計理念類似。在干法技術的賦能下，固態(tài)電池的極片制造過程可以實現完全干燥，消除了濕法工藝烘干后，溶劑分子的殘留問題。此外，利用粘接劑的原纖化作用制造固體電解質膜，能提升固態(tài)電池性能，其優(yōu)勢如下：
● 孔隙率更低，提高離子導電率
● 活性物質和粘接劑干混成膜，無需烘干制造成本更低
● 壓實密度更高，更有利于解決固固界面問題
2. 預鋰化&干電極：
不用考慮預鋰材料與溶劑的兼容性，降低預鋰化難度。預鋰策略更偏好干燥的電極生產環(huán)境，濕法下，溶劑會與預鋰添加劑產生副反應，消耗活性鋰，增加電池阻抗，削弱預鋰效果，干法無需溶劑，干燥的生產環(huán)境更適配預鋰化策略的需求。
華彩干法電極解決方案
華彩科技瞄準半固態(tài)、全固態(tài)、干法電極等熱門賽道，積極布局。獨立研發(fā)了多種工藝專項設備，聯(lián)合多個行業(yè)頭部客戶共同研發(fā)驗證，可實現小于2% PTFE含量的石墨負極，及NCM正極配方的纖維化；能夠顯著提升纖維化物料內部活性物質、SP及纖維拉絲包覆的均勻性；干法工藝極片張力可達0.5MPa以上；以及350mm幅寬的自支撐膜中試規(guī)模連續(xù)化生產。
● 雙螺桿擠出工藝得到的自支撐膜，通過合理搭配分散段的螺桿，纖維化更均勻、有序
● 相對氣流粉碎、高速包覆機等，雙螺桿擠出工藝得到的自支撐膜粒徑分布更均勻，有效降低了原料晶體結構的破壞程度
● 相對差速輥壓成膜，雙螺桿擠出工藝成膜孔隙率更低，壓實密度更高，離子電導率呈數量級提升
石墨負極2%PTFE含量自支撐膜截面SEM
客戶F配方 客戶B配方
811NCM正極2%PTFE含量自支撐膜截面SEM
華彩超高固含電極解決方案
通過雙螺桿擠出機，可實現＜2%粘結劑含量、＞80%固含量LFP、NCM正極的自支撐電極膜連續(xù)化擠出;獨特的冷卻模頭設計，可保證出料面密度誤差＜±1.2%；極片張力可達0.5MPa以上。
● 經過雙螺桿擠出機連續(xù)成膜，可觀測到致密的纖維化
● 根據粘結劑配比不同，二次減薄100μm自支撐膜平均線拉伸力＞30N/m
● 與集流體復合后，NCM壓實密度＞4.0g/cm3，LFP壓實密度＞3.2g/cm3
80%固含量LFP雙螺桿擠出膜截面
80%固含量LFP正極連續(xù)成膜
華彩干電極&超高固含雙螺桿擠出機設備優(yōu)點
● 產能約為5-10kg/Hr，專門為實驗設計
● 提供超過10000 1/s的超高剪切率
● 可滿足80Bar的內部擠出壓力
● 精準的溫度控制，每節(jié)腔體可實現200°C以內精準控制
● 精準控溫冷卻模頭，可實現500μm以內厚度電極膜生產
● 物料擠出后實現平流狀態(tài)，保證拉絲的均勻性和有序性
● 雙螺桿主機可變長徑比，針對不同配方靈活性更強
影響深遠展望未來
華彩科技干法電極自支撐膜技術的驗證成功，助力全固態(tài)電池電極制造。在未來，這種技術的應用將極大促進電動車、儲能系統(tǒng)等相關產業(yè)的發(fā)展，推動綠色能源和可持續(xù)發(fā)展事業(yè)向前邁進。
站在新的起點上，華彩科技將繼續(xù)秉承創(chuàng)新驅動發(fā)展的理念，深耕技術研發(fā)，優(yōu)化產品服務，與行業(yè)伙伴共同探索干法電極技術更廣闊的應用空間。華彩科技相信，通過持續(xù)的技術革新和產業(yè)升級，未來的鋰電池將更加安全、高效、環(huán)保，為實現全球綠色能源轉型貢獻華彩力量。
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