干电极工艺与湿电极工艺：电池制造商的全面比较

电极制造工艺是决定电池性能、成本和环境影响的关键因素。目前，两种截然不同的方法占据主导地位：一种是成熟的电极制造工艺。 湿电极工艺 （溶剂型）和新兴的 干电极工艺 （无溶剂）

本文对干电极制造与湿电极制造进行了详细的、分步骤的比较——涵盖了工艺流程、关键技术差异、成本影响以及使干电极技术成为电池生产变革性转变的具体优势。

第一部分：湿式电极工艺——工作原理

湿涂工艺已成为行业标准三十余年。它是一项成熟、技术完善、良率高、供应链成熟的工艺。

逐步流程图

步骤 1 — 浆料制备

活性材料粉末（例如，正极用NMC、LFP；负极用石墨、硅）、导电添加剂（炭黑）和聚合物粘结剂（通常正极用PVDF，负极用SBR/CMC）与液体溶剂混合。对于正极浆料，溶剂为N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）——一种需要小心处理和回收的有机溶剂。对于负极浆料，通常使用水。

将混合物在高剪切分散器和真空混合器中进行均质化，形成粘度可控（通常为 3,000–10,000 cP）的均匀、可流动浆料。

步骤 2 — 涂层

将浆料涂覆到金属集流体箔（阴极用铝，阳极用铜）上。狭缝涂布是目前主流的涂布方法，能够精确控制涂层厚度和均匀性。王盛的狭缝涂布机可实现±2μm的涂布精度，确保电极在整个幅宽范围内均匀分布。

步骤 3 — 干燥（耗能）

涂覆后的金属箔通过长达40-80米的干燥炉，在100-150°C的温度下进行干燥。干燥过程中溶剂挥发，在金属箔上留下一层致密的多孔电极层。干燥步骤每生产1千瓦时电池能量消耗30-55千瓦时的能量，约占电极制造总能耗的40-50%。

对于基于 NMP 的阴极，溶剂回收系统必须捕获和回收蒸发的溶剂，这会增加额外的资本和运营成本。

第四步——安排日程

将干燥后的电极置于辊筒之间进行压缩，以达到目标密度和厚度。这可以改善颗粒间的接触，并提高导电性。

步骤 5 — 开槽和切口

将连续电极片切割成所需宽度（分切），并开槽以形成用于电池组装的焊片区域。

湿法工艺的主要局限性

• 高能耗电池工厂中，干燥炉是耗能最大的设备之一。
• 环境问题NMP是一种有毒的有机溶剂，需要复杂的回收系统。
• 溶剂成本NMP 的成本约为每公斤 2-4 美元，而且需要大量的用量。
• 大型工厂占地面积干燥隧道占用大量地面空间（约占电极生产面积的 30%～50%）
• 电极厚度限制干燥过程中，粘合剂和添加剂会迁移到表面，形成浓度梯度，从而限制可达到的厚度和均匀性。
• 更长的生产时间干燥环节会造成瓶颈，限制整体产量。

第二部分：干电极工艺——工作原理

干电极工艺完全摒弃了液态溶剂。它无需混合浆料并进行干燥，而是利用机械能和热能直接从粉末中成型电极。这项技术由麦克斯韦科技公司（Maxwell Technologies，2019年被特斯拉收购）率先研发，目前已被包括特斯拉（4680电池）、LG能源解决方案公司、三星SDI和宁德时代（CATL）在内的多首页主要制造商推向商业化应用。

逐步流程图

步骤 1 — 干粉混合

活性材料粉末、导电添加剂（炭黑）和干粘合剂——最常见的是聚四氟乙烯（PTFE）——在高剪切混合机中混合在一起。在任何阶段都不添加液体。

步骤 2 — 聚四氟乙烯 (PTFE) 颤动（关键机制）

在高剪切力的作用下，聚四氟乙烯颗粒会从球形变形为细小的、相互连接的纤维——这个过程称为 颤动这些聚四氟乙烯纤维形成三维网络，将活性材料颗粒和导电添加剂物理性地捕获并结合在一起。

这一纤维化步骤是干电极工艺的核心创新点。纤维网络赋予电极机械完整性，无需使用液体溶剂溶解和重新分布粘结剂。

步骤 3 — 成膜（干涂）

将纤维化粉末送入压延机（辊压机）。剪切力和压力将粉末压实成自支撑的连续电极膜。膜厚由辊隙和压力控制。此步骤取代了传统工艺中的湿涂覆和干燥步骤。

第四步——覆膜

利用热压工艺将自支撑电极薄膜层压到金属集流体箔（铝或铜）上。或者，一些工艺在成膜过程中直接将粉末压到箔上。

第五步——最终日程安排

进一步压缩可达到目标密度，并确保电极层与集流体之间牢固粘合。

步骤 6 — 开槽和切口

与湿法工艺相同——将电极片切割成所需的尺寸。

干法工艺的主要优势

干电极工艺在多个方面都具有变革性优势：

1. 环境效益

• 零溶剂使用消除NMP及其相关的挥发性有机化合物（VOC）排放
• 无溶剂回收无需昂贵的NMP回收和再利用系统
• 减少碳足迹预计电极制造过程中的能耗将降低 40% 至 80%，从而降低每节电池的二氧化碳排放量。

2. 降低成本（制造成本降低 20%–60%）

• 无溶剂成本仅NMP一项就可能占正极材料生产成本的3%至5%。
• 降低能源费用取消干燥箱可大幅降低电极生产中最大的单项能源成本。
• 更小的工厂占地面积：省去了干燥炉，所需占地面积减少了50-70%。
• 更简单的设备基础设施无需溶剂处理、回收或防爆系统

3. 更快的生产速度（吞吐量提高 3-5 倍）

• 省去了漫长的干燥步骤（每次干燥需数分钟）——干膜形成只需几秒钟。
• 连续卷对卷加工速度更快，没有干燥瓶颈

4. 更厚的电极和更高的能量密度

• 无粘合剂迁移由于溶剂不会挥发，粘合剂和添加剂能够均匀分布在整个电极厚度范围内。
• 可以使用更厚的电极干法工艺可以制备厚度超过200μm的电极，而湿法工艺的典型极限约为100μm。
• 更高的能量密度更厚的电极可以提高活性材料与集流体的比例，从而有可能将电池的能量密度提高20%至50%。
• 更高的压实密度干电极的压实密度可达湿法电极的1.6倍。

5. 电化学性能提升

• 更好的粘合性聚四氟乙烯纤维网络与活性颗粒形成牢固的机械互锁作用
• 增强导电性粒子间更紧密的接触可以改善电子通路。
• 更长的循环寿命无残留溶剂与电解液反应，减少副反应和容量衰减。
• 特斯拉报告称，经过2000次循环后，电池容量保持率接近90%。 采用完全干法处理的4680个细胞

6. 促进新型电池化学技术的发展

• 无溶剂加工工艺适用于会降解或与NMP或水发生反应的材料。
• 特别适合 固态电池 生产过程中，硫化物电解质在溶剂存在下会迅速降解。
• 干法加工是许多下一代电极材料唯一可行的加工途径。

第三部分：直接对比

范围	湿电极工艺	干电极工艺（聚四氟乙烯纤维化）
所需溶剂	是的（阴极用NMP，阳极用水）	没有任何
粘合剂类型	PVDF（阴极），SBR/CMC（阳极）	聚四氟乙烯（纤维化）
粘合剂机制	溶于溶剂后，干燥后可用作粘合剂。	原纤维化成三维纤维网络
干燥步骤	所需设备——长烤箱（40-80米），温度100-150°C	淘汰
能源消耗	高（30–55 kWh/kWh 电池）	减少了 40%–80%
生产速度	干燥速度较慢是瓶颈所在	速度提高 3-5 倍
工厂占地面积	大型（干燥箱+溶剂回收）	缩小50-70%。
环境影响	有毒溶剂、VOC排放、NMP回收的需求	零溶剂排放
电极厚度	通常小于100微米（受干燥限制）	可实现大于200μm的精度
压实密度	标准	最高可达1.6倍
涂层精度	±2μm（成熟，控制良好）	±3–5μm（正在改进）
制造成本	更高（溶剂+能量+回收）	降低 20%–60%
流程成熟度	非常成熟——30年以上经验	商业化——5-10年
收益率	>95% 已建立	85-92%（快速改善）
均匀性	优秀（成熟的流程）	很好，正在改进
初始资本投资	较低（批量生产的设备）	高级（专用机械）

第四部分：行业领导者推动干电极的应用

特斯拉——先驱者

特斯拉于 2019 年收购了 Maxwell Technologies，主要目的是为了获得其干电极知识产权。经过多年的研发，特斯拉在 2025 年末取得了重大突破—— 阳极和阴极干电极的全面生产 在德克萨斯州超级工厂生产的 4680 电池。结果：2000 次循环后容量保持率接近 90%，成本大幅降低，从而能够生产出更经济实惠的电动汽车。

LG能源解决方案和三星SDI

两首页韩国电池巨头都在大力投资干电极研发。LG已宣布计划试建用于其下一代电池的干电极生产线。

佳能

全球最大的电池制造商正在积极开发干电极技术，因为他们认识到该技术具有大规模降低成本的潜力。

第五部分：哪种工艺流程适合您的试验生产线？

先导航线运行注意事项

设想	推荐方法
研发材料筛选	首先采用湿法工艺处理成熟的材料体系；然后探索干法工艺处理下一代材料。
大规模生产的规模化验证	两者都要评估——如果你的目标生产采用干电极，则需要在干法工艺中试设备上进行验证。
固态电池开发	强烈建议采用干法工艺——硫化物电解质在溶剂中会降解。
低容量特种细胞	由于资金需求较低，湿法工艺在小规模生产中可能更具成本效益。
高能量密度靶材	干法工艺可实现更厚的电极，从而获得更高的能量密度。

为什么要同时采用这两种方法？

许多先进的导引线现在包括 兼具干湿涂装能力 在同一条线上。这使得研发团队能够：

1. 利用更简单的湿法工艺筛选新材料，获取基线数据
2. 通过干法工艺验证高潜力候选者
3. 比较两种方法在相同材料配方下的性能指标
4. 通过了解工艺窗口来降低技术转移风险

王盛提供可容纳湿式和干式电极涂布头的定制中试生产线配置，从而实现这种灵活的研发方法。

结论

干电极工艺代表了一种范式转变 电池制造干法工艺无需使用溶剂和耗能的干燥步骤，因此在降低成本（20%–60%）、节能（40%–80%）、提高生产速度（速度提升3–5倍）以及增强环境可持续性方面具有显著优势。对于需要更厚电极和更高能量密度的应用，例如固态电池和下一代电动汽车，干法工艺不仅具有优势，而且往往至关重要。

然而，湿法电极工艺仍然是行业标准，这并非没有道理。经过数十年的优化，它拥有无与伦比的精度（±2μm）、高良率（>95%）和成熟的可扩展性。对于成熟的电池化学体系和已配备完善设备的大规模生产而言，湿法工艺在未来几年仍将占据主导地位。

电池制造商和试生产线运营商的最佳策略： 为过渡做好准备. 评估当前的干电极技术，投资可同时满足两种方法需求的灵活中试生产线设备，并建立在不断发展的电池制造领域中竞争所需的工艺知识。

如果您正在计划一项新的 电池导引线 或升级现有电极加工设备，contact Wangsheng 我们将与您探讨您具体的电极涂层要求。我们的工程团队可以帮助您配置最适合您应用的湿法和/或干法加工方案。

有关电极加工技术的更多信息，请参阅我们的 电池涂覆机指南 并了解…… 固态电池干电极工艺。