干法成膜路径多种多样，看好纤维化为未来量产路线
思瀚产业研究院    2025-11-24

干法成膜技术路径多样，各具优势与适配场景

干法成膜技术路径多样，各具优势与适配场景。当前较具代表性的六类干法制片技术包括①纤维化、②干法喷涂沉积、③气相沉积、④热熔挤压、⑤直接压制和⑥3D打印。

不同路径在技术原理、适用材料、成膜能力、设备复杂度等方面存在差异，分别适用于大型、柔性电极、小尺寸器件、厚极片等应用场景。

不同材料体系适配不同干法工艺路线

工艺路径的选择需综合考虑材料特性、制造成本与工艺良率的适配性，以实现性能与量产之间的最优平衡

不同电极/电解质体系对工艺环境、膜层结构与界面稳定性要求差异显著，是决定具体工艺路径选择的关键因素。

①聚合物电解质：可适配湿法或干法挤出制备，膜厚可控，工艺简单，但离子导率有限；

②氧化物电解质：对致密性要求高，多需高温烧结成膜，适合搭配气相沉积或湿法流延，但加工难度大、成本高；

③硫化物电解质：具高离子电导率与良好压缩适应性，是产业主力路线，湿法制程虽可实现，但需全程干燥、低露点封闭环境，干法压片与挤出更具实用性。

④正极材料：主流高镍层状氧化物可适配干法热熔挤出或湿法工艺；

⑤锂金属负极：与硫化物/聚合物固态电解质匹配良好，多采用干法热压层叠或整体压片工艺，挑战在于界面稳定性控制；⑥碳/硅负极：传统湿法成熟，干法路径中可采用喷涂、挤出或多孔支架包覆等工艺，仍需解决膨胀控制与粘结性问题。

主流干法成膜路径普遍包括干混、压延致密化等关键步骤

当前干法方案中热熔挤压、干粉喷涂、聚合物纤维化工艺为主流工艺，普遍需要干粉混合 、 压延致密化的关键步骤。聚合物纤维化工艺（如PTFE高剪切成膜）、热熔挤压工艺（干混颗粒经挤出+压延成型）、干粉喷涂工艺（干粉高速沉积后热压定型）与直接压制尽管工艺原理差异明显，但各路径在工序上存在高度共通性，除却中间环节不同，普遍包括干粉混合和压延致密化的关键步骤。另外两种新兴工艺3D 打印与薄膜沉积则不需要干粉物理混料，需进行原料体系的配比优化与成膜前处理；薄膜沉积法无需压延，膜层致密性由沉积工艺决定；3D打印视结构与用途而定，可结合热压提升致密度，但非必须环节。

剪切、滚筒、球磨等干混设备各具优势

干混工艺是干法电极制备的起始环节，是后续成膜与压延质量的基础。1）工序内容：将活性材料、导电剂和粘结剂按比例进行干粉混合，常用设备包括高速剪切混合机、V型/滚筒混合机和球磨机。2）关键目标：实现混合均匀、颗粒不团聚、粘结剂分布一致、粒径可控，以确保压片后膜层致密、导电性能优良。3）设备特性：混合设备需具备良好密封性、可调剪切力与混合时间；由于干法体系摩擦大、流动性差，混料系统必须配备更高马达功率、更耐磨的搅拌部件与更精确的转速控制，以保证在高负载下仍能稳定高效运行。

不同类型混合设备适用于不同场景：1）剪切混合机依靠高速旋转部件产生强烈剪切力，类似“切割+搅拌”的动作，可高效打散粘结剂并实现纤维化处理，适合粘结剂含量较高、需纤维网络预处理的干法体系，常用于PTFE等体系中。2）V型或滚筒混合机通过容器自身的旋转实现粉体间的缓慢翻滚、重力混合，搅拌过程温和，适用于热敏性物料、批量干粉的均匀混合，尤其适合不希望破坏颗粒结构的材料体系。3）球磨机利用研磨球在旋转腔体中撞击、滚动和剪切物料，同时实现混合与颗粒细化，适用于实验室研发或对粒径控制要求较高的制备场景，也可用于表面包覆等复杂工艺。

3.3.2 干法工艺均需辊压机，完成压延致密化

辊压机是锂离子电池制造过程中的核心装备，承担着对涂布干燥后的电极极片进行精密压缩的关键任务，干法制备电极大大提升了对于辊压机设备的需求。其核心功能是通过高压力轧制，使活性物质颗粒与导电剂、粘结剂形成致密结合，同时增强涂层与金属箔集流体的结合强度。

这一过程直接决定了电极的压实密度（g/cm³）和孔隙结构，进而影响电池的能量密度、功率特性和循环寿命。现代辊压机已成为融合热力学控制、实时反馈及智能调节的精密系统。以主流锂电生产线为例，辊压工序需将极片压缩至设计厚度（通常正极压缩率20-30%），同时保证厚度波动≤±1μm，宽度方向密度偏差<0.02g/cm³。这一精度要求相当于在百米跑道上控制一片纸的厚度误差。

辊压装备的辊数配置直接影响成膜精度与产线节拍。传统路线下，辊压机多数采用单区段 6～8 辊配置，适配常规湿法正负极极片厚度；而在干法厚极片、高精度路线中（如固态电池或高镍NCM+硅负极等体系），需实现更强力压实、更均匀厚度控制与更高材料通量，推动22辊甚至更高辊数的配置成为趋势。例如，纳科诺尔推出的22辊热辊压系统，可匹配产线120ppm节拍下的正极干法压制工艺，在保证±1μm厚度波动的前提下，兼顾卷对卷连续运行与膜层一致性，是厚极片制备环节的重要突破。