安徽
電 動 知 家消 息，近日，據(jù)外媒報道，特斯拉在一份低調(diào)的美國專利商標(biāo)局文件中報 告 稱，它克服 了最難的障礙之一：干陰極。并且特斯拉已確認(rèn)，目前在德克薩斯州 Gi gafactory 采用全干式電極工藝生產(chǎn)其 4680 電池單體的兩個電極——這是公司花了大約八年時間努力實(shí)現(xiàn)的里程碑。
這個到底是什么樣的技術(shù)？為什么如此重要？我們都知道，傳統(tǒng)鋰電池正極制造走的是濕法漿料工藝，工藝流程就是活性物質(zhì) + 導(dǎo)電劑 + 粘結(jié)劑+ 有毒溶劑（NMP）→ 攪成漿 → 涂在鋁箔上 → 送進(jìn)幾百米長的巨型烘箱烘干 → 回收溶劑。
但是這種工藝存在一些缺陷，如烘干能耗高，占電池生產(chǎn)總能耗30%~50%；溶劑NMP有毒性，環(huán)保壓力大，回收成本也高；設(shè)備占地大，烘道+回收系統(tǒng)要數(shù)百米廠房空間。為了解決這些難題，近三年來，特斯拉一直采用干式陰極工藝，以降低成本并簡化這一關(guān)鍵單元組件的生產(chǎn)。
傳統(tǒng)的干法正極粉末過于脆弱且具有磨蝕性，在不使用有毒溶劑的情況下很難高速涂覆在金屬箔上。特斯拉開發(fā)了一種全新的復(fù)合粘結(jié)劑系統(tǒng)，將特氟龍（PTFE）與高穩(wěn)定性聚合物（如PVDF）相結(jié)合。通過高剪切氣流研磨，粘結(jié)劑會碎裂成微觀的“蛛網(wǎng)”狀結(jié)構(gòu)，牢牢鎖住活性材料顆粒，從而形成極具柔韌性、無需溶劑的自支撐電極薄膜。
在早期的技術(shù)嘗試中，為了讓材料成膜，通常需要經(jīng)過高達(dá)10次的高壓輥壓，導(dǎo)致生產(chǎn)速度極慢，無法滿足汽車量產(chǎn)需求。通過改進(jìn)后的復(fù)合粘結(jié)劑與優(yōu)化的活性材料顆粒尺寸（控制粘結(jié)劑比例在2%以下），新工藝僅需3次碾壓即可成膜，使生產(chǎn)線的產(chǎn)出速度直接飆升了3倍。
由于徹底擺 脫了傳統(tǒng)濕法工藝（Wet Process）中長達(dá)數(shù)百米的高能耗烘干烤箱以及昂貴的有毒溶劑（NMP）回收系統(tǒng)，該項(xiàng)突破帶來的經(jīng)濟(jì)效應(yīng)非常顯著：電 池廠房面積（Footprint）縮減高達(dá)50%；設(shè)備和資本投入降低超過40%；電 極的整體生產(chǎn)成本近乎減半（接近 50%）。
那采用干電極工藝的電池性能如何呢？在實(shí)際的性能測試中，采用該干法正極工藝制造的4680電池表現(xiàn)出了極高的穩(wěn)定性，在經(jīng)歷2000次充放電循環(huán)后，依然能夠保持大約90%的初始容量。
特斯拉表示，采用干式電極工藝生產(chǎn)的 4680 電池已經(jīng)大規(guī)模量產(chǎn)。采用干法工藝的第二代4680電池，并已開始裝配到部分 Model Y（參數(shù)丨圖片） 和 Cybertruck 車型上。， 2027 年將對 Cybertruck、Cybercab 和 Semi 進(jìn)行更廣泛的部署。
值得一提的是，特斯拉目前是唯一實(shí)現(xiàn)動力電池正負(fù)極全干法量產(chǎn)裝車的企業(yè)。LG Energy Solution 是最近的競爭對手，但目標(biāo)是最早于2028年實(shí)現(xiàn)全面干涂層生產(chǎn)。
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