
3. 干电极技术:该技术可用于正极和负极。
传统湿法:
需要将材料放入溶液中,然后干燥并压制成薄膜:使用带有粘合剂材料的溶剂,其中 NMP 是常见的溶剂之一。 将溶剂与粘结剂与负极或正极粉末混合后,将浆料涂布在电极收集器上并干燥,其中溶剂有毒,需要回收、净化和再利用。这个过程需要一台大型、昂贵且复杂的涂布机。
干电极技术:
干电极工艺省去了添加溶液的步骤,省去了复杂的涂布和干燥步骤,大大简化了生产工艺。将活性正负极颗粒与 PTFE 混合,使其呈纤维状,然后将粉末直接卷成薄膜,压在铝箔或铜箔上,制备正负极。
干电极技术的优势:
- 不使用溶剂,节省了昂贵的涂布机,因此简化了过程,节省了大量空间和成本。
- 提高生产率: 干电极技术使生产速度提高了 7 倍。
- 提高电池能量密度:在溶剂存在的情况下,与锂混合的锂和碳不能很好地相互整合,存在首循环容量损失的问题。干电极技术将大大改善这个问题,从而提高电池的能量密度。同时,正极材料的厚度从 55 μm 增加到 60 μm,并增加有源电极材料比例,使能量密度提高 5%,同时保证功率密度。
干法电极工艺难点:目前的工艺不成熟,电极片厚,卷起时有开裂的危险。

4. 硅负极
硅负极的优点:
- 理论能量密度更高:石墨负极理论最大电池容量为 372Wh/kg,硅负极理论最大电池容量可达 4200Wh/kg。
- 安全性更好:硅的电压系统高于石墨,现在负极石墨会产生锂枝晶,因为它们的电压系统接近锂的析出电位,枝晶会刺穿隔板,正负极会短路,严重威胁电池安全。
- 成本更低:硅材料来源广,储量丰富,生产成本低,环保。使用硅负极材料的锂离子电池的质量能量密度可以提高 8% 以上,体积能量密度可以提高 10% 以上,电池的每千瓦时成本至少可以降低 3%。
硅负极的缺点:
- 循环性能差:锂嵌入后体积膨胀,石墨在锂离子嵌入后体积膨胀没有明显,但锂离子嵌入后硅体积膨胀四倍以上,电池经过多次膨胀和收缩后报废。
- 导电性差:硅的低导电性限制了其容量的充分利用和硅电极材料的倍率性能;体积变化使活性材料与导电剂粘结剂之间的接触不良,导电性降低;硅表面的 SEI 膜厚且不均匀,影响电池的导电性和整体比能量。

电池企业正在积极应用硅碳负极,这是硅碳负极的发展方向。硅碳负极目前主要用于圆柱形电池。在宁德时代、力神、国轩、普莱德等动力电池厂商的大容量电池解决方案中,硅碳负极已明确发展方向。
硅碳负极研发和生产加快:国外硅碳产业化相对领先,中国厂商正在积极迎头赶上。目前,我国负极厂商加大了对硅碳负极的投入,BTR、杉杉、国轩轩、ZET都能实现量产。并且,BTR 硅碳负极为 Panasonic 动力电池供应并进入特斯拉供应链。宁德时代、比亚迪、国轩科、比克和力神等一些电池企业正在积极布局硅碳材料。
硅碳电池是高能量密度发展的必然趋势。随着技术瓶颈的克服和终端客户接受度的提高,硅碳将降低成本并实现量产。CNCET 预测,2023 年我国硅碳负极材料的生产和消费量将达到 60,000 吨,硅碳负极的未来市场前景巨大。