韩国能源技术研究院开发“干式二次电池电极”制备技术实现耐久性与性能双提升

by Jeong Ilwoong

Published 03 Dec.2025 09:31(KST)

一种既能兼顾耐久性又能兼顾性能的干法二次电池电极制造技术已经被开发出来。

韩国能源技术研究院（能研院）3日表示，由Song Gyujin博士、剑桥大学Lee Gwonhyeong博士和蔚山大学Kim Taehee教授组成的联合研究团队开发出了一项全新的干法二次电池电极制造技术。

（自左至右）韩国能源技术研究院博士 Song Kyujin、学生研究员 Sim Hyeongseok、剑桥大学博士 Lee Kwonhyeong、蔚山大学教授 Kim Taehee。韩国能源技术研究院提供

此次开发的技术是一种在电极内部同时形成细“线”和粗“绳”状纤维结构的“双纤维（Dual-fibrous）”结构干法制造工艺。其意义在于，能够同时解决既有干法工艺中混合强度低和性能下降这两大问题。

二次电池电极制造通常根据是否使用溶剂，分为湿法工艺和干法工艺。湿法工艺以溶剂中溶解的粘结剂作为胶黏剂，具有可以将电极材料均匀混合的优点。尤其是该工艺的可靠性高，有利于确保性能，因此在电极制造工艺中被广泛采用。

但由于使用了有毒有机溶剂，环境负担较大，而且干燥、回收等工序耗时较长，导致生产成本偏高，存在明显局限。

近来，为克服这些局限，干法工艺技术开发正不断升温。干法工艺不使用溶剂，工艺速度快，同时还能减少环境污染和能源消耗，具有明显优势。

不过，由于缺少能溶解粘结剂的溶剂，只能使用如聚四氟乙烯（PTFE）这类在加工时可像纤维一样延展、通过物理方式抓牢材料的少数粘结剂材料，这被视为一大缺点.

出于同样原因，长期以来干法工艺中难以将电极材料均匀混合，且混合强度偏低，难以确保成品电池的性能和耐久性，这一问题屡遭提出。

联合研究团队开发的“多段工艺”示意图。韩国能源技术研究院提供

对此，联合研究团队并未更换PTFE粘结剂材料，而是通过调控同一材料的物理结构，构思并实现了制备“双纤维”结构PTFE粘结剂的方法。

首先，将粘结剂的投放方式从原先的一次投放改为分两次投放的多段工艺。通过投放少量粘结剂进行第一次混合，形成将活性物质与导电剂紧密连接的细“线”状纤维网络；随后在保持既有纤维网络结构的前提下，通过追加投放剩余粘结剂进行第二次混合，使其进一步形成粗壮结实的“绳”状纤维结构。

由此形成的细“线”状纤维网络，可使活性物质与导电剂等组成物质均匀分散，从而均衡反应并提升电池性能。

同时，粗“绳”状纤维则将整个电极牢固捆扎，大幅提高电极强度和机械稳定性，并增强量产工艺中至关重要的耐久性。

研究结果显示，联合研究团队确认电极各个区域的反应速度和阻抗特性均表现出快速且均一的反应性。这一特性在电池运行过程中可将能量损失降至最低，防止局部性能劣化，成为延长整只电池寿命的关键因素。

Song博士表示：“本研究的意义在于，确立了一项能够同时解决干法电极核心难题——电化学均一性与机械耐久性的自主工艺技术。研究成果有望在今后提高二次电池产业的价格竞争力，并应用于需要高能量密度的电动汽车和能源储存装置（ESS）等领域。”

本报道由人工智能(AI)翻译技术生成。

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