干法电极“产业化”进展追踪

 在全球锂电池制造领域，干法工艺正逐渐成为新一代工艺路线的关注焦点。凭借在环保、降本和技术适配性上的优势，干法工艺展示了颠覆传统湿法制造的潜力。从核心技术路径到设备企业的工程化实践，干法工艺的突破与挑战，正成为产业链上下游共同聚焦的话题。

干法电极技术最突出的价值在于其对环保法规的响应能力和显著的成本优势。在欧美日益严格的环保政策下，锂电制造必须减少对NMP等有毒溶剂的依赖，而干法工艺以无溶剂制备方式，满足了这一需求。

同时，免除传统湿法工艺中占总成本50%-60%的烘干和溶剂回收环节，干法技术显著降低了设备投资和能耗成本。据LG新能源估算，干法工艺可使制造成本降低17%-30%。

技术适配性也成为干法工艺崭露头角的关键因素。干法电极在压实密度、孔隙率及固固界面性能上具备显著优势，与固态电池和大圆柱电池技术天然协同。实验显示，干法电极的压实密度相比湿法提升可达8%-32%，可对应20%的能量密度提高。这些特性使得干法工艺成为行业转型的重要方向。

目前，干法工艺的技术实现主要围绕两条路线展开：

以特斯拉所收购Maxwell为代表的粘结剂原纤化法，通过高剪切力将粘结剂纤维化，使其将活性物质与导电剂紧密结合，形成具有强度的自支撑电极膜。这一工艺对设备的剪切力和温控能力要求极高，核心设备包括气流粉碎机、螺杆挤出机和强力混合机。

日本丰田、美国AMB所推崇的静电喷涂法，主要利用带电粉末在电场作用下均匀沉积至集流体上，再通过热压使粘结剂融化固定、挤压成自支撑膜。尽管静电喷涂法在技术成熟度上较高，但其在粉末厚度控制和均匀性方面存在更多局限性，其制备的电极膜在耐久性和柔韧性上不及原纤化法。

行业普遍认为，粘结剂原纤化法在性能稳定性和可加工性上表现更优，逐渐成为主流路线。

但目前，干法工艺尚未完全成熟。主要的挑战包括混料均匀性、自支撑膜成型的稳定性、连续制造的效率，以及与湿法电极的成本竞争力。设备企业在这些关键领域的创新与突破成为解决问题的重要力量。

另有固态电池端企业指出，干法工艺所需设备将带动前段设备价值量占比翻倍提升，直面挑战、提前布局企业也将优先卡位，锁定更大的市场空间。

在2024高工锂电年会上，曼恩斯特、利元亨、嘉拓智能、清研纳科、华彩科技等设备企业围绕干法工艺的混料、成型、辊压与规模化生产四个核心环节，提出了技术突破方案，展示了协同创新的潜力。

曼恩斯特分享了在混料环节的设备优化策略。通过采用先进的搅拌和分散技术，公司实现了对材料混合比例的精准控制，确保电极材料的均匀性，同时设备的密封性设计有效防止了污染和氧化。公司开发的强力混合机和VC高效混合机，通过集成预混合与纤维化功能，提供气氛保护（如充氮）和温控能力，有效提升了材料制备的效率和性能稳定性。

造粒环节，曼恩斯特强调，设备需满足喂料的连续性和粒径可调性，避免粉碎过程中的温升以保持材料化学特性。为保证制备过程的安全性，接触材料的设备部件进行了陶瓷化处理，从源头避免金属异物的引入。

在自支撑膜成型环节，曼恩斯特通过陶瓷双螺杆挤出机实现纤维化工艺的突破。该设备采用耐磨陶瓷元件，避免异物引入，同时降低摩擦损耗，其设计有效减少设备占地并优化维护成本。

华彩科技同样引入双螺杆挤出机，展现了较传统气流粉碎机和包覆机更显著的优势，包括提高压实密度、膜片张力及降低极片面电阻。同时，该技术还能减少裁边损耗，提升成膜良品率。其干法制备的负极自支撑膜片厚度可减薄至60μm，进一步优化了膜片的压实性能。

通过螺杆配置与精准温控，华彩实现了不同粒径三元、石墨的优质纤维化和均匀混合，克服了包覆机温控不足、剪切力过高等缺陷。公司提出，在干法制备中，挤出温度控制在100–120℃，高固含条件下可控至50–60℃，可确保纤维化效果稳定。

针对磷酸铁锂等D50粒径较小的材料，华彩开发了高固含干法电极制备工艺。通过双螺杆挤出直接成膜，膜片仅需两次减薄即可达到自支撑强度，后续与集流体复合并经干燥处理完成制备。

在干法电极制备中，辊压工艺是关键环节，其核心目标是将膜片厚度减薄至满足叠片或连续收卷需求，同时提升膜片的张力与强度，实现工业化生产。

干法电极在超薄及超厚制备方面均有技术瓶颈。清研纳科指出，现阶段干法电极的优势集中于100–300μm的厚度范围，而湿法电极则在更薄的制备需求上具备成熟优势，部分应用中选择负极干法与正极湿法的混合工艺进行匹配。清研纳科目前能够实现的是27μm干法电极极片的制备，且经过辊压后可进一步提高压实密度。

利元亨针对更薄锂金属负极制备，开发了多辊压延设备，通过精确张力控制与厚度调节，为高性能电极制备提供了可能。

嘉拓智能研发的锂负极辊压设备已突破至20μm锂金属负极厚度，并向15μm持续优化，其认为成膜与减薄分段处理能有效控制张力，并通过复合工艺进一步优化极片性能。

针对干法电极工艺规模化的挑战，清研纳科还重点突破了高速制备与粘结剂含量控制等。公司提出，干法工艺中，由于缺乏溶剂助推，粉体需具备类似液体的流动性，才能确保在高速成膜过程中实现物料均匀性和成膜稳定性。目前目标是实现负极大于80m/min的双面复合成膜速度，正极速度达到50m/min，才能接近湿法电极的生产效率（双面湿法速度可达160m/min）。

粘结剂含量的减少是干法电极的技术难点，同时需保证足够的膜片强度以适应高速连续制备。清研纳科的目标是将负极粘结剂控制至0.7%，正极粘结剂含量低于1.5%，以在干法工艺中实现更高效的低成本成膜性能。

清研纳科2012年起探索粉体成膜技术，已实现卧式双连轧向卧式多辊（4辊-20辊）连轧装备的迭代，支持不同产线需求，包括量产GWh级产能的装备。

2024年，清研纳科建成首条锂电池用干法电极全自动化贯通线。接下来，公司将聚焦干法制片的工艺稳定性及成本优化，将于2025年10月筹建国内首条GWh锂电干法电极自动化产线，装备上实现1000mm幅宽、80m/min的机型规模化量产。

干法工艺的产业化不仅依赖于设备的技术突破，还需与材料研发形成协同创新。

电池企业超威集团提出，在干法工艺的设计中，材料配方的调整，能够优先保障成膜的均匀性和连续性，同时通过改性导电剂提高材料分散性。未来固态电池中的干法电极体系需要沿用液态电池的供应链协作模式，即设备与材料企业共同开发改性材料和工艺，设备企业根据材料物化指标进行定制化优化，通过不断调整工艺参数实现最佳适配，才能推动干法工艺的全面落地。

嘉拓智能作为璞泰来旗下的自动化装备业务平台，依托璞泰来在负极材料、涂覆隔膜、涂覆材料、粘结剂上的全方位布局，已经成为固态电池产业化推进中“技术+协同”共振的有效示范。