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(来源:电动知家)

电动知家消息,近日,据外媒报道,特斯拉在一份低调的美国专利商标局文件中报告称,它克服了最难的障碍之一:干阴极。并且特斯拉已确认,目前在德克萨斯州 Gigafactory 采用全干式电极工艺生产其 4680 电池单体的两个电极——这是公司花了大约八年时间努力实现的里程碑。

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这个到底是什么样的技术?为什么如此重要?我们都知道,传统锂电池正极制造走的是湿法浆料工艺,工艺流程就是活性物质 + 导电剂 + 粘结剂 + 有毒溶剂(NMP) → 搅成浆 → 涂在铝箔上 → 送进几百米长的巨型烘箱烘干 → 回收溶剂

但是这种工艺存在一些缺陷,如烘干能耗高,占电池生产总能耗30%~50%;溶剂NMP有毒性,环保压力大,回收成本也高;设备占地大,烘道+回收系统要数百米厂房空间。为了解决这些难题,近三年来,特斯拉一直采用干式阴极工艺,以降低成本并简化这一关键单元组件的生产。

传统的干法正极粉末过于脆弱且具有磨蚀性,在不使用有毒溶剂的情况下很难高速涂覆在金属箔上。特斯拉开发了一种全新的复合粘结剂系统,将特氟龙(PTFE)与高稳定性聚合物(如PVDF)相结合。通过高剪切气流研磨,粘结剂会碎裂成微观的“蛛网”状结构,牢牢锁住活性材料颗粒,从而形成极具柔韧性、无需溶剂的自支撑电极薄膜。

在早期的技术尝试中,为了让材料成膜,通常需要经过高达10次的高压辊压,导致生产速度极慢,无法满足汽车量产需求。通过改进后的复合粘结剂与优化的活性材料颗粒尺寸(控制粘结剂比例在2%以下),新工艺仅需3次碾压即可成膜,使生产线的产出速度直接飙升了3倍。

由于彻底摆脱了传统湿法工艺(Wet Process)中长达数百米的高能耗烘干烤箱以及昂贵的有毒溶剂(NMP)回收系统,该项突破带来的经济效应非常显著:电池厂房面积(Footprint)缩减高达 50%;设备和资本投入降低超过 40%;电极的整体生产成本近乎减半(接近 50%)。

那采用干电极工艺的电池性能如何呢?在实际的性能测试中,采用该干法正极工艺制造的4680电池表现出了极高的稳定性,在经历 2000次充放电循环后,依然能够保持大约90%的初始容量。

特斯拉表示,采用干式电极工艺生产的 4680 电池已经大规模量产。采用干法工艺的第二代4680电池,并已开始装配到部分 Model Y 和 Cybertruck 车型上。,2027 年将对 Cybertruck、Cybercab 和 Semi 进行更广泛的部署。

值得一提的是,特斯拉目前是唯一实现动力电池正负极全干法量产装车的企业。LG Energy Solution 是最近的竞争对手,但目标是最早于2028年实现全面干涂层生产。