電池知識
鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
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鋰離子、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、新能源
浙江長興中俄新能源材料技術研究院有限公司院長王慶生認為，目前鋰電池電極的設計因為工藝設計及理念問題，一味追究超薄電極及集流體，以至無壓實空間可言，容量提升已經達到天花板，故目前不是技術落后了，而是要更換新的電池設計的思路。
二月二十二日，依據證券時報報道，接近特斯拉的相關人士表示，特斯拉自主研發的新電池是干電池技術+超級電容組合，詳盡成分預計會在四月的特斯拉電池會議上進行說明。
受此消息影響，周一開盤，超級電容概念走強，截止收盤，新筑股份、泰爾股份、思源電氣、新宙邦等多股漲停，“干電極”技術也再次受到。
國君新能源研究團隊認為，特斯拉自主研發加工的是“干電極”超級電容技術，技術來源于2019年收購的“Maxwell”。
據悉，2019年二月五日，特斯拉在資金緊張的情況下，宣布以2.18億美元溢價55%收購Maxwell。Maxwell公司是全球最著名的超級電容器制造商，其中Maxwell超級電容器、蓄能裝置是該公司主打產品，其神奇之處在于功率密度高、使用壽命長，能夠快速充放電，而且在極端溫度下仍能確保性能的穩定性和可靠性。但是，有外媒指出，特斯拉更感興致的或許還是Maxwell的“干電極技術”。
那么，什么是“干電極”？其實，干電池并不算是新技術，已經過多年發展。公開資料顯示，干電極技術是指不適用溶劑，筆直將少量（5%-8%）細粉狀PTFE粘合與正極/負極粉末粘合，通過擠壓機形成薄的電極材料帶，再將電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。
私募基金行業研究員漫步Ethan發文稱，干電池與傳統鋰電池工藝差異緊要體今朝電極片制造上：傳統的鋰電池制造使用有粘合劑材料的溶劑NMP/MNP與負極或正極粉末混合后，把漿料涂在電極集電體上并干燥，是濕法工藝。而干電池技術，不使用溶劑，而是將少量（約5-8％）細粉狀PTFE粘合劑與正/負極粉末混合，然后通過擠壓機形成薄的電極材料帶，再將電極材料帶層壓到金屬箔集電體上形成成品電極。
有業內人士指出，干電極技術的優點在于：一是電極壓實密度更高有利于負極補鋰；二是可以更容易使用超高鎳正極材料；三是成本更低；四是可以適用于下一代材料體系，甚至包括固態電池。
對此，浙江長興中俄新能源材料技術研究院有限公司院長王慶生表示，就“干電池技術+超級電容組合”說法過于牽強也不準確，技術的公布也是斷章取義，電容器是用來存儲電荷的，是個物理過程，蓄電池是用來存儲電能的，是個化學過程，倘若把超級電容結合到電池里使用是可以的，就上述所說的應為“干法電極”制備工藝，就工藝關鍵特點來說應緊要在電極結構的設計上，我們今朝做的聚合物鋰電池（準固態）就是先做正/負極電極然后轉移熱壓到集流體上。
“關鍵是集流體結構設計，如上述所說采用今朝銅鋁箔集流體壓合（集流體表面噴涂導電膠解決），但附著力還是問題，活性物質和集流體界面阻抗會很大，大電流使用極化問題及后期充放電脫粉嚴重，故一定考慮新型結構集流體”，王慶生強調，“另外，PTFE粘接劑與活性材料干粉混合壓制成電極（問題在于要怎么樣處理干粉混合壓制電極，粉體間固固相界面阻抗問題和今朝固態鋰電池存在問題是相同的要怎么樣處理）提高極片厚度，提高壓實密度，看是新增了空間活性材料使用量，至于質量比能量還是體積比能量是不是能得到提高要看電池的設計，倘若針對動力鋰電池，電流的大小設計和集流體截面積有著筆直關系，固固相界面阻抗問題一定要得到處理，因為我們設計的不是一次性干電池。”
此外，在王慶生看來，鋰電池容量提升是多方面的，改進正極材料提高富鋰含量、提高電壓差（高電壓窗口）、改善電極結構提升空間活性材料使用量等都是改善比能量的途徑，但關鍵還是正極材料富鋰量的提高和充放電時可以供應交換的鋰離子數量。目前鋰電池電極的設計（均為銅鋁箔上涂覆活性物質再烘干壓延）因為工藝設計及理念問題，一味追究超薄電極及集流體，以至無壓實空間可言，容量提升已經達到天花板，故目前不是技術落后了，而是要更換新的電池設計的思路。
王慶生進一步解釋說，關于干法電池更適合高鎳材料的說法，他認為目前無從說起，要大量實驗驗證，按理說阻抗高產熱快散熱不好更不適應于高鎳材料；關于使用干法大幅度降低了雜質導入，降低副反應，提高電化學體系電壓說法，王慶生認為不是干法就有這個優點，濕法就存在這個劣勢，就材料純度和工藝出產過程都應嚴格控制雜質，控制不好相同存在雜質導致的副反應；關于提高電化學體系電壓，王慶生也認為不取決于干濕法的工藝，而應當取決于高壓電解液和高電壓正極材料，雜質引起的微電池應理解為安全隱患，不足以分明體現拉低電池體系電壓（因阻抗極化問題導致電池電壓下降容量衰減比微電池表現更為突出）；此外，溶劑的使用這要看其電極材料混料方式，各種技術都有短板和優點。
“干法制備電極也有其問題，處理集流體和活性物質面結合問題，固固相粉體材料界面阻抗問題，后續供應離子交換量問題等相同會新增工藝點，至于是不是會大幅度提升比能量和降低成本這個不是簡單的一個工藝改進就可以決定的，是全方位技術完善提升方可達到，但有一點可以肯定，前段涂布機是可以省下的，目前我們設計填充式電極和3D打印電極，涂布機后期都是可以不用的，三維電極結構、電極復合技術，多孔電極制備會成為電池技術發展趨勢。”王慶生表示，干電池技術、電容技術都是較老的技術，干法電極技術也不是新技術，無論何種技術要怎么樣使用，緊要是看他的新老技術要怎么樣結合創新，長興中俄研究院目前已經儲備了相關技術，不久將推出樣品探測容量提升幅度。
漫步Ethan認為，干電池加工工藝難度大，且該技術還未通過大規模使用，估計短時間量產難度較大。
國君新能源研究團隊也表示，“干電極”超級電容技術是作為今朝的動力鋰電池技術的一個補充，可以提高性能，不會替代現有的產品，將來電動車發展的依然是“鋰電池+超級電容”和“燃料動力鋰離子電池+超級電容”方式。
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