干法电极：固态电池的“无溶剂”秘密与降本逻辑

更新时间：2026-02-03

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锂电池产业正站在一个转折点：高成本、高污染的传统电极工艺已难以为继，而面向未来的固态电池，更是急需制造技术。本系列将为您揭秘固态电池量产路上的四大核心工艺。

想象一下，不再需要浪费大量溶剂、不再需要漫长的烘干房。干法电极技术，正带来一场电极制造的“绿色革命”。这项“无溶剂”涂布技术，直接将活性材料的固态粉末压制成膜,消除了溶剂污染，同时将制造成本推向新低。更重要的是，它不仅让电极结构更稳定，实验中还能为电池带来约20%的能量密度提升，是解决固态电池界面挑战的“黄金搭档”。

本文将为您深度拆解干法电极的核心逻辑，分析当前主流的两大技术路线（原纤化法与静电喷涂法），以及它如何通过与固态电解质的结合，成为实现固态电池大规模产业化的关键。

图1 湿法电极与干法电极对比

传统的电池电极制造，离不开大量的溶剂和漫长的烘干流程，不仅成本高，还有污染风险。而干法电极是一种不使用液态溶剂来分散活性材料和导电添加剂的涂布技术。它利用固态粉末直接将活性材料、导电剂和粘合剂混合在一起，然后通过压制或其他机械方法将混合物涂布到集流体（如铝箔或铜箔）上。省去了电极干燥及溶剂回收环节，在环境友好的同时，实现了更低的电芯制造成本。

我们来看一下湿法工艺和干法工艺制备的正极表面（图1），可以看到，湿法得到的物质剖面出现裂缝，而干法制备得到的物质表面在PTFE纤维网的加强下较稳定且无裂缝。在此基础上，能量密度提升20%，电池的循环性能、耐久度和阻抗在实验条件下均更优。

目前干法电极工艺主要分为粘结剂原纤化法和静电喷涂法两大类：

粘结剂原纤化法：是当前的主流路线，其特点是利用PTFE的原纤化特性形成电极结构。PTFE在施加一定压力和剪切力时，会像纤维一样拉伸延展，形成支撑导电材料和活性物质的层状结构该工艺相对成熟，已实现中试生产。分为四个步骤，分别是干料混合，粘结剂原纤化与混合，造粒，支撑膜成型并减薄压实（图2）。

图2 粘结剂原纤化法流程

静电喷涂法：尚处于实验室研究阶段，主要分布在日本、韩国。该技术通过静电作用使带电颗粒定向沉积，但目前存在负载量、厚度及均匀性控制等难点。同样，分为四个步骤，干料预混，静电喷涂，热压成型，自支撑膜性能调控。

图3 静电喷涂法流程

图4 静电喷涂法示意图

干法电极与硫化物电解质的组合是当前全固态电池量产的黄金路线，与卤化物电解质的结合也具有极大的应用潜力。

我们来看图5的研究，作者利用聚四氟乙烯（PTFE）纤维化将无机固体电解质编织成独立、超薄（15-20 μm）的膜，该膜不仅保持了高室温离子电导率（>1 mS cm-1），还兼容现有卷对卷制造工艺。成功应用在硫化物、卤化物和氧化物电解质制备中。

干法电极结合固态电解质制备，总结出以下五点优势：

与固态电解质的兼容性。

-溶剂影响: 许多固态电解质对液态溶剂不稳定，可能在制造过程中发生降解或溶解，影响电解质和电极界面的稳定性。

-界面相容性: 干法工艺避免了溶剂的使用，减少了对固态电解质的影响，增强了电极和固态电解质之间的物理接触和化学相容性。
高能量密度。

-材料利用率: 通过干法工艺，电极的压实密度可以显著提高，活性材料的使用，进而提升电池的能量密度；

-薄膜结构: 干法工艺能够生产出均匀且薄的电极膜，减少了电池的内部阻抗，提高了体积能量密度。
机械和电化学稳定性。

-机械稳定性: 干法工艺通过原纤化和压实步骤，增强了电极的机械强度和韧性，适合于固态电池的高应力环境；

-电化学稳定性: 干法工艺有助于形成更稳定的电极-电解质界面，减少界面阻抗和副反应，延长电池的使用寿命。
优化的离子和电子传导性能。

-离子传导路径: 干法工艺能够在电极中形成更连续的离子传导通道，提升固态电池的离子导电性；

-电子传导网络: 高密度的干法电极有助于形成良好的电子传导网络，减少电子传输阻力。
热管理和安全性。

-热稳定性: 干法工艺生产的电极在高温下具有更好的稳定性，减少了热膨胀和形变的风险；

-火灾和爆炸风险降低: 由于干法电极不含易燃溶剂和液态电解质，大大降低了火灾和爆炸的风险，提升了电池的整体安全性。

目前干法电极技术的相关企业与研究进展如表1、2所示。

表1 干法电极技术主要参与企业及进展

表2 干法电极技术不同体系的研发应用进展

最后我们来看几个关于干法电极技术的问题解答：

Q1：干法电极的主要技术难点是什么？

A：· 粘接剂问题：常用PTFE粘接剂需改性，否则易与负极反应，影响电池容量。

· 设备要求高：需高性能原纤化设备和高精度辊压机，对设备压力、精度和均匀度要求严苛。

· 薄膜均匀性难控：干混和制膜过程中，活性物质、导电剂和粘接剂的均匀分布较难实现，影响电池性能一致性。

Q2：对于不同的活性材料（如高镍三元、硅碳复合物或磷酸铁锂），如何科学地筛选和匹配粘结剂与导电剂的类型、比例及形态？

A：目前成熟、应用广的是聚四氟乙烯（PTFE）。因为它具有独特的原纤化能力，在剪切力作用下能形成蜘蛛网状的微纳米纤维，将活性物质和导电剂“捆绑”在一起。导电剂：需要选择高导电性且形态有利于构建导电网络的种类，如碳纳米管（CNT）和石墨烯是理想选择。它们的纤维状或片状结构可以与PTFE纤维协同，共同构建一个同时提供机械强度和导电性的三维网络。传统的乙炔黑（SP）因其球形颗粒特性，在干法体系中效果有限。对于高镍三元等高活性材料，需确保粘结剂（如PTFE）在高压下化学稳定。对于硅基等体积膨胀大的材料，需要粘结剂网络具备足够的弹性和韧性来缓冲应力，这可能需要对PTFE进行改性或开发新型粘结剂。比例通常通过实验设计（DOE）来确定，粘结剂含量一般在3-5 wt%，导电剂在1-3 wt%。

Q3：与湿法工艺相比，干法电极中活性材料、导电剂与粘结剂之间的界面结合被认为是物理缠结为主，而非牢固的化学键合。这是否会导致电极在冷压成型后，以及在长期充放电循环过程中，由于材料体积变化而产生结构松弛或界面剥离？

A：是的，这种结构松弛和界面剥离的风险确实存在，并且是干法电极技术必须解决的核心难题之一。

由于干法制备依赖 PTFE 等粘结剂的物理原纤化（物理缠绕）来形成网络，当电池在长期充放电过程中，特别是硅基材料等活性物质发生显著的体积膨胀和收缩时，这种物理结合很容易被破坏，导致：

电极结构松弛，活性物质与导电网络脱离。
电极层与集流体之间的附着力下降，甚至发生剥离。

为了有效解决这一问题，行业主要从以下三个维度进行技术攻关

· 粘结剂改性：使用高弹性、高缠结能力的粘结剂，如 PTFE（聚四氟乙烯）与 SBS（苯乙烯 - 丁二烯 - 苯乙烯嵌段共聚物）复合体系，增强物理缠结强度。

· 工艺优化：采用 “梯度涂层” 或 “多层复合” 干法工艺，在活性材料层与集流体之间增加过渡层，提升界面附着力；同时精确控制冷压压力和保压时间，减少弹性回复。

· 导电剂升级：使用碳纳米管（CNT）或石墨烯等一维 / 二维导电材料，其纤维状或片状结构能形成更稳固的物理缠结网络，抵抗体积变化冲击。

尽管在工艺的均匀性、正极材料的超高压制以及追赶传统湿法效率等方面，干法电极技术仍面临挑战，但其无溶剂、高密度、低成本的核心优势不可动摇。

干法电极不仅是降低当前锂电池制造成本的利器，更是实现全固态电池大规模量产的“黄金路线”。随着新型高弹性粘结剂和精密辊压设备的加速发展，干法电极正成为推动下一代高能量密度电池走向市场的关键力量。

后续期待：

《从实验室到量产！固态电池关键4 大工艺，带你逐个攻破》

一期：干法电极技术：无溶剂、降成本的核心逻辑拆解

第二期：复合电解质工艺都有哪几种？优势分析

第三期：解决高温痛点！低温致密化烧结技术：固态电池的 “材料结合” 关键工艺

第四期：等静压工艺详解

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