综述：锂离子电池正负极干法电极加工技术：材料、制备策略与未来展望

（编辑推荐）本综述系统阐述了锂离子电池（LIB）干法电极加工技术的最新进展，重点分析了无溶剂正极制备的材料选择、机械致密化策略及规模化生产优势，同时指出阳极应用中聚四氟乙烯（PTFE）粘合剂在低电位下分解导致容量衰减的核心挑战。该技术通过消除有毒溶剂和干燥步骤，为开发厚电极（high-loading electrodes）提供了环保经济新路径。

　　

Abstract

干法电极加工技术正成为替代传统浆料法制备锂离子电池（LIB）正极的重要选择。该技术通过消除N-甲基吡咯烷酮（NMP）等有毒溶剂及能耗干燥步骤，显著降低环境负荷与生产成本，同时可制备厚度>200μm的高负载电极。然而在阳极应用中，纤维化PTFE粘合剂在<0.8V（vs. Li⁺/Li）电位下发生电化学分解，导致首周效率骤降40%以上，成为制约技术落地的关键瓶颈。

材料选择与优化

正极体系优先选用磷酸铁锂（LFP）和镍钴锰三元材料（NCM），其颗粒形貌需满足干法工艺的特殊要求：LFP采用球形二次颗粒（D₅₀=5-8μm）可提升压实密度至2.8g/cm³；NCM需通过表面包覆氧化铝（Al₂O₃）抑制高压（>4.3V）下的界面副反应。导电剂选择尤为关键，科琴黑（Ketjen Black）与碳纳米管（CNT）的复配体系可使电极电阻降低67%。

机械致密化创新

辊压工艺参数直接影响电极孔隙结构：两段式热压（第一阶段120℃/10MPa，第二阶段150℃/15MPa）可使NCM正极体积能量密度提升至1200Wh/L。新兴的超声辅助压实技术通过局部空化效应，在不损伤活性材料前提下将电极孔隙率控制在18±2%。

阳极技术突破

针对PTFE分解难题，研究者开发了聚酰亚胺（PI）与羧甲基纤维素（CMC）复合粘结体系，在石墨阳极中实现92%的首周效率。更有突破性的是，硅基（SiOx）负极通过干法直涂技术，面容量可达6mAh/cm²且循环100周容量保持率达81%。

产业化挑战

当前干法电极量产面临三大障碍：① 正极材料每小时处理量需突破50kg/m才能满足GW级产线需求；② 厚电极（>150μm）的锂离子扩散阻抗导致倍率性能下降；③ 干法电极与现有电解液体系的浸润性差异需重新设计电解液配方。

Future Outlook

下一代技术将聚焦于：① 开发可规模化的生物基粘结剂替代PTFE；② 建立干法电极专属的失效分析标准（如界面阻抗的EIS评价方法）；③ 与固态电解质集成构建全干法电池体系。特斯拉（Tesla）收购Maxwell技术后的试产数据显示，干法工艺可使电池生产成本降低18%，这预示着该技术将在动力电池领域引发新一轮工艺革命。