“混料”，干法電極工藝的重要一環(huán)

干法電極不采用溶劑，無需涂覆干燥烘箱和NMP回收裝置，設(shè)備投資低，能耗小，所需場地面積小，從而降低了總體資本和運營費用。盡管干法電極工藝有著多方面顯著優(yōu)勢，但其在實際生產(chǎn)中仍面臨著穩(wěn)定性、一致性、工藝參數(shù)控制、混料纖維化、壓輥壓力超荷等一系列挑戰(zhàn)。

混料模塊是干法電極制造整線的重要工藝單元，其核心作用不僅在于完成多組分粉體的物理混合，更在于實現(xiàn)配方體系的微觀結(jié)構(gòu)構(gòu)建，為后續(xù)成形、壓延及電極性能穩(wěn)定性奠定基礎(chǔ)。

什么是混料工藝呢？

混料工藝就是通過高剪切混合攪拌使電極粉體材料中的固態(tài)粘結(jié)劑樹脂纖維化，利用固態(tài)粘接劑纖維化后形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使電極粉體被這種三維網(wǎng)格結(jié)構(gòu)相互交聯(lián)，采用連續(xù)、精確輸料之后，經(jīng)過熱輥多級壓制成自支撐電極膜，隨后將電極膜熱復(fù)合于集流體的兩面，最終得到干法電極片。

該工藝可制備出壓實密度更大、能量密度更高的電極片，這種三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的極片可以防止活性物質(zhì)顆粒在電池充放電循環(huán)過程中脫落，具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性能。

混料工藝的核心指標(biāo)是什么？

干法電極混料工藝通過扭矩-剪切協(xié)同控制（30—45N·m，RSD≤1.8%）實現(xiàn)聚四氟乙烯（PTFE）精準纖維化（起纖<8min），雙螺桿溫控（±1.0℃）抑制材料降解；

自清潔系統(tǒng)（殘留<0.3wt%）與三維混料技術(shù)（批內(nèi)RSD≤2.0%）保障電極均勻性；

PTFE含量優(yōu)化至6.5±0.5wt%平衡強度（2.4N/cm）與電性能（阻抗<28Ω·cm2，面容量35.2mAh/cm2）；

全流程能耗降低42.3%（涂布/干燥工序取消貢獻70%+）；

露點控制（≤-40℃）與差速輥壓（速比1:1.25）解決含水率波動與電極開裂風(fēng)險，集成在線監(jiān)測（≥10Hz）實現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)。

干法電極混料模塊的核心突破路徑

干法電極混料模塊的技術(shù)演進，正由滿足基本均質(zhì)化與纖維化要求，向高效率、低能耗、批間一致性強、信息化可追溯的方向發(fā)展。當(dāng)前行業(yè)公認的核心突破路徑集中在兩方面：高效混合工藝與智能化集成。

• 高效混合工藝

在傳統(tǒng)干法混料過程中，實現(xiàn)均勻性與充分纖維化往往需要較長周期和較高能耗，這在厚電極（≥8—10 mAh·cm-2）應(yīng)用場景中尤為突出。高效混合工藝的突破主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1、多階段能量場優(yōu)化

通過將低速預(yù)混、高剪切纖維化和精混整合為連續(xù)化工序，實現(xiàn)不同組分在最佳能量場下的分散與網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建。例如，某行業(yè)中試線采用“低速5 min預(yù)混+高剪切8 min纖維化+低速3 min整合”模式，使批內(nèi)RSD由2.8%降至1.6%，混料總時間縮短25%。

2、溫度場與纖維化協(xié)同

物料預(yù)熱已被證明可顯著降低PTFE起纖滯后時間。2024年一項公開測試顯示，將原料加熱至100℃，可將起纖時間從約30 min降至<5 min，峰值扭矩穩(wěn)定在35—40 Nm區(qū)間，同時能耗下降20—25%，纖維覆蓋度保持在95%以上。

3、顆粒形貌保護

通過優(yōu)化槳葉幾何形狀、轉(zhuǎn)速曲線與裝填系數(shù)，減少活性物質(zhì)二次顆粒的破碎率（<5%），在保證導(dǎo)電劑充分分散的同時維持材料的電化學(xué)完整性，這在高鎳三元體系中尤為關(guān)鍵。

• 智能化集成

隨著干法工藝規(guī)模化生產(chǎn)的推進，混料模塊的過程控制已從經(jīng)驗驅(qū)動轉(zhuǎn)向數(shù)據(jù)驅(qū)動。智能化集成的技術(shù)突破體現(xiàn)在以下方面：

1、在線質(zhì)量監(jiān)測

引入激光粒徑分析、近紅外（NIR）光譜和色差傳感器，對混合過程中的顆粒分布、纖維化進程及顏色均一性進行實時監(jiān)控。某柔性產(chǎn)線案例顯示，通過在線粒徑監(jiān)測與扭矩曲線聯(lián)動控制，批間RSD從3.2%降至1.8%，邊緣缺陷率降低40%以上。

2、閉環(huán)過程控制

將傳感器采集的數(shù)據(jù)輸入到控制算法，實現(xiàn)轉(zhuǎn)速、扭矩、混合時間與溫度的動態(tài)調(diào)整。例如，高鎳NCM體系中，當(dāng)系統(tǒng)檢測到導(dǎo)電劑分散不足時，可自動提高轉(zhuǎn)速5—10%并延長混合時間1—2分鐘，從而避免人工介入延遲帶來的不一致性。

3、生產(chǎn)管理系統(tǒng)集成

混料模塊與MES（制造執(zhí)行系統(tǒng)）和QMS（質(zhì)量管理系統(tǒng)）對接，實現(xiàn)批次數(shù)據(jù)全生命周期記錄，包括配方參數(shù)、混料曲線和質(zhì)量檢測結(jié)果。這不僅提高了可追溯性，還為后續(xù)工藝優(yōu)化和良率提升提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

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寧德時代

信息來源：

賦能固態(tài)電池干法制造：混料模塊的技術(shù)突破與產(chǎn)業(yè)前瞻.曼恩斯特

干法電極的商業(yè)化之路——澤普林的成功解決方案.澤普林

揭秘清研電子干法電極全自研技術(shù)體系的破局之道.清研電子