一文读懂 | 从实验室到产线：电极干 / 湿法制浆工艺解析
发布时间：2025-05-28
电池的性能70% 由电极浆料决定，制浆工艺核心目标是实现 “三相均匀分散”——伴随着温度、粘度、环境等变化，活性物质（储能主体，负责存储电荷，如正极的磷酸铁锂、负极的石墨）、导电剂（电荷通路，如碳纳米管）、粘结剂（结构支撑，如 PVDF）在溶剂（调和成浆，如 NMP）中形成稳定悬浮液，最终涂覆成具有理想多孔结构的极片。
本文解读电池制浆的「干法制浆」和「湿法制浆」两大工艺，了解二者核心原理有什么区别？
哪种制浆工艺更适合你的项目？
成本和效率怎么权衡？
技术门槛高不高？帮你应对项目决策！
理想电极特征
① 活性物质颗粒均匀分散，无团聚；
② 导电剂形成连续导电网络，包裹活性物质颗粒；
③ 粘结剂均匀分布，兼顾机械强度与离子通道保留。
锂离子电池电极中各材料的理想分布状态：图片来源网络侵删
WET COATING丨湿法制浆工艺：先溶胶水再拌料
核心原理：以溶剂为媒介，通过「溶解 - 分散 - 稳定」三步法构建均匀浆料，核心依赖粘结剂的溶剂化作用与剪切力辅助分散。
01.湿法制浆核心流程
| 步骤 | 通俗理解 | 耗时 | 关键设备 |
| 溶胶 | 把粘结剂泡软搅成「胶水」状 | 30-60min | 低速搅拌机 |
| 配胶 | 加入「导电剂」搅拌，形成「导电胶水」 | 20-30min | 高速分散机 |
| 混胶 | 倒入「活性物质碎颗粒」（比如磷酸铁锂） | 60-90min | 行星搅拌机 |
| 调粘 | 加/ 减比例，调成适合涂布的粘度 | 10-20min | 粘度测试仪 |
湿法电极和干法电极混合过程的比较示意图：图片来源网络侵删
02.分散原理
破解颗粒「抱团」颗粒尺度效应微米级活性物质（如 NCM811，D50=10-15μm）需破碎至 5-10μm，纳米级导电剂（如碳黑，D50=50nm）需防止团聚成 100nm 以上的软团聚体。
关键问题：小颗粒比表面积大（如磷酸铁锂比表面积 > 10m²/g），易因范德华力形成软团聚，需通过剪切力（5000rpm 以上高速搅拌）+ 表面活性剂（如 CMC）强制分散。
03.浆料稳定性
防止「分层沉降」粘度控制最佳范围：5000-15000mPa・s（根据涂布方式调整，逗号刮刀需偏低，模头涂布需偏高）。
核心公式：粘度 =（固含量 × 颗粒比表面积）/（溶剂流动性 × 粘结剂分子量），NMP 溶剂体系粘度比水系高 30%-50%。
粘结剂作用PVDF：通过极性基团（-CF2-）吸附活性物质（如 NCM 表面羟基），形成物理交联网络，分子量需 > 50 万以保证粘结强度（剥离强度 > 30N/m）。
CMC/SBR（负极常用）：CMC 提供静电排斥（负电荷基团），SBR 提供弹性网络，协同抑制石墨颗粒（膨胀率 12%）的脱落。
浆料存放超 48 小时易分层，因重力作用导致导电剂下沉（密度差 > 1g/cm³），需添加防沉剂（如气相二氧化硅）或定期搅拌。
版权所有 (2023)Springer：干电极粘合剂特性，(a) PTFE用作干电极粘合剂的代表性聚合物，(b) 通过粘合剂原纤化制造干电极的典型步骤。(c) 通过 PTFE 原纤化产生电极及其 SEM 图像，图片来源网络侵删
DRY COATING丨干法制浆工艺：先拌干粉再揉匀
核心原理：无溶剂条件下通过高剪切力破碎干粉团聚体，依赖粘结剂纤维化形成物理网络，实现「干粉混合 - 溶剂浸润 - 梯度分散」
01.干法制浆核心流程
直接把活性物质、导电剂、粘结剂的干粉倒在一起高速搅拌，打碎大颗粒团聚；
分几次加溶剂，每次加完都高速剪切搅拌，让溶剂强行挤进干粉缝隙，逼它们分散均匀，形成高浓度浆料。
| 步骤 | 耗时 | 关键设备 |
| 干粉共混 | 60-120min | 高剪切搅拌机 |
| 溶剂浸润 | 30-40min | 同上 |
| 梯度稀释 | 40-60min | 超声波分散仪 |
（干法电极电池制备流程：图片来源网络侵删）
干法和湿法应用对比
没有最好的工艺，只有最适合的选择。
干法制浆和湿法制浆就像新能源电池的 “左右腿”：
-
如果你是追求性价比的 “务实派”，湿法能帮你稳控成本，搞定常规产品；
-
如果你是瞄准高端的 “创新派”，干法会成为你突破性能瓶颈的关键武器。
对于研发人员，需深耕「剪切力 - 分子构象 - 界面性能」的关联机制；
对于企业，应根据产品定位选择「湿法保稳」或「干法创新」。
图片来源：孙浩团队Advanced Materials不同电极制备工艺特点
超电结语
随着材料技术进步与环保政策趋严，干法工艺重要性日益凸显，不过当下行业仍以湿法为主，因其适配成熟材料与大规模生产，湿法在成熟市场的主导地位短期内难以动摇。即便如此，宁德时代等头部企业已开发 “干湿混合工艺”—— 先通过湿法预分散导电剂，再以干法二次强化，性能却接近纯干法。
对于新能源企业和研发人员而言，洞悉两者本质差异，依据自身需求选择或融合工艺，才是制胜关键。
电池制浆工艺的每一步进化，都是新兴能源从实验室走向规模化应用的关键桥梁。
文章核心数据来源及参考文献：
Kim, Y. et al. "Effect of shear rate on carbon nanotube dispersion in lithium-ion battery electrodes." Journal of The Electrochemical Society 168, 050513 (2021)
清华大学团队，"机械力诱导 PTFE 纤维化对硅基负极界面稳定性的影响", Advanced Energy Materials 14, 2303892 (2024).MIT 研究: "Conductive network fractal dimension in lithium-ion battery electrodes", Joule 8, 1234-1248 (2024). 耐碱粘结剂研发进展，浙江大学团队，ACS Applied Materials & Interfaces 15, 32456-32465 (2024).孙浩团队Advanced Materials：相变调控策略解锁可持续、高性能干法电极。
其他部分内容采集网络公开资料。
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