韩国研究团队开发二次电池新型干法电极制造技术
2025-12-09 09:11
来源:国家科学技术研究委员会
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一个由韩国能源研究院、剑桥大学及蔚山大学研究人员组成的联合团队,成功开发了一种用于二次电池电极的新型制造技术。该技术采用创新的干法工艺,克服了传统电极制造方法的若干局限。研究成果已在《能源与环境科学》期刊上发表。

二次电池电极的制造主要分为使用溶剂的湿法与不使用溶剂的干法。当前主流湿法工艺虽能保证性能,但依赖有毒溶剂,存在环境负担大、干燥与回收流程长导致成本高等问题。干法工艺虽更环保高效,却因粘合剂选择有限、材料混合不均及内聚力低,长期面临电池性能与耐久性方面的挑战。

为突破干法工艺的结构限制,研究团队并未更换传统聚四氟乙烯粘合剂的材料,而是通过革新其物理结构,创造了一种具有“双纤维”结构的粘合剂。该新型制造技术的关键在于将粘合剂的添加过程分为两个阶段。首先,在初步混合中加入少量粘合剂,形成细密的“线状”纤维网络,将活性材料和导电添加剂紧密连接。随后,在二次混合中加入剩余粘合剂,在保持现有网络的同时,形成粗壮的“绳状”纤维结构。

这种独特的双纤维结构使该技术能同时应对传统干法工艺的痛点:细密纤维网络确保了材料均匀分散与反应均一性,从而提升电池性能;粗壮纤维则显著增强了电极的整体强度和机械稳定性,满足了大规模生产对耐久性的要求。电化学反应电阻映射分析证实,电极各区域均展现出快速且均匀的反应动力学特性。

在性能评估中,采用该新型制造技术的干电极实现了10.1 mAh/cm²的高面容量。基于此电极组装的软包锂金属电池能量密度达到349 Wh/kg,比商用电极产品高出约40%;采用石墨负极的软包电池能量密度也达到291 Wh/kg,较同等条件下的湿法电池高出约20%。

领导此项研究的韩国能源研究院宋圭真博士表示:“这项研究意义重大,因为我们建立了一种原创工艺技术,能够同时解决干电极的两大核心挑战:电化学均匀性和机械耐久性。我们期望它不仅能提高二次电池行业的成本竞争力,还能应用于需要高能量密度的电动汽车和储能系统。”

更多信息: 作者:Kwon-Hyung Lee 等人,标题:《双纤维 PTFE 结构可实现均匀厚实的干电极,适用于高能量密度和长寿命电池》,发表于:《能源与环境科学》 (2025)。期刊信息: 能源与环境科学

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