特斯拉的幹法電極技術包括三個步驟：（i）乾粉末混合，（ii）從粉末到薄塗層成型，（iii）薄塗層與集流體壓合到，這三個步驟都沒有溶劑。幹法電極工藝具有可擴充套件性，能夠適應當前的鋰離子電池化學體系以及先進的新型電池電極材料。大量商用負極材料（如矽基材料和鈦酸鋰（LTO））以及正極材料（如層狀三元NMC、NCA、LFP、硫），證明了乾電極工藝的穩定性和普適性。採用Maxwell專有的幹法工藝進行粉末混合，形成由活性材料、粘合劑和導電新增劑組成的最終粉末混合物，如圖1a所示。將該粉末混合物擠出壓延以形成連續的自支撐幹塗層電極膜，電極膜還能夠卷繞成卷狀（圖1b）。調整薄塗層電極膜的加工條件，可以控制材料負載量和塗層厚度，製備出多種幹塗層電極結構。最後，薄電極層與集流體壓合在一起，形成電池極片（圖1c）。

圖1 （a）粉末混合物，（b）成卷的薄電極層，（c）薄塗層與集流體壓合的電極

這種幹法電極工藝特點是工藝過程簡單、電極更厚、無溶劑化。電極製造過程沒有溶劑參與的固液兩相懸浮液混合，溼塗層的乾燥過程，工藝更簡單，更靈活性。這種獨特幹法成型工藝不使用任何溶劑，是一種環境友好的綠色工藝，並節省了材料、時間和人工等生產成本。

由於溼法成型工藝使用了溶劑，與粘結劑形成粘結劑層，活性炭整個顆粒被粘結劑層包圍，阻礙了活性炭顆粒之間以及與導電劑顆粒間的接觸，電極導電性差，而且電極中殘留的溶劑會與電解液發生副反應，導致超級效能下降，如容量降低、產生氣體、壽命衰減等。而幹法成型工藝過程中不使用溶劑，粘結劑是以纖維狀態存在，活性炭顆粒之間以及與導電劑顆粒接觸更為緊密，電極密度大、導電性好、容量高。另外，幹塗層工藝生產的電極在高溫電解液存在下的粘聚力和附著力效能更好。幹法電極韌性好，密度大，容量高，碳粉不易脫落，迴圈壽命長。這種特性特別有利於高能量密度電極的高倍率效能。以NMC111為正極，石墨為負極，由於工藝不同，採用了不同的粘結劑，在等濃度下製備了兩種型別的電極。0。1C的恆定電流將電池充電至100%SOC，然後在以不同能夠倍率放電。在低倍率恆流放電條件下，兩種塗層電極的電池放電容量均為105mAh，在0。1C放電時均能保持100%的容量。不同放電倍率測試結果表明，幹塗層電極比溼塗層電極輸出更大的功率，如圖2所示。

圖2 幹法與溼法電極工藝電池效能對比

該電極工藝的核心技術就是電極配方和成膜的擠壓技術與裝置。他們將少量（約5-8％）細粉狀PTFE粉末作為粘結劑，使塗層能夠自支撐成膜，收成卷。

參考資料

［1］ Hieu Duong， Joon Shin & Yudi Yudi， Dry Electrode Coating Technology， Maxwell Technologies， Inc。