干法电极技术在超级电容器和锂离子电池中的研究进展 被引量：1

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作者 徐桂培 刘浩 +4 位作者 赖洁文 卢毅锋 黄辉 邸会芳 王振兵 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第4期1445-1460,共16页

干法电极技术因其无溶剂、成本低、机械强度高和对环境友好等优点,被认为是未来高性能储能器件开发的关键技术。本文分析了干法电极技术的原理,归纳总结了干法电极制备中常用黏结剂的性质和应用,阐述了干法电极技术的优点,回顾了干法电... 干法电极技术因其无溶剂、成本低、机械强度高和对环境友好等优点,被认为是未来高性能储能器件开发的关键技术。本文分析了干法电极技术的原理,归纳总结了干法电极制备中常用黏结剂的性质和应用,阐述了干法电极技术的优点,回顾了干法电极技术的起源和发展历程,介绍了干法电极技术在超级电容器和锂离子电池领域的研究进展。从工艺原理、研究进展、关键设备、关键参数及优缺点对比等方面,重点论述了聚合物纤维化、干法喷涂沉积、气相沉积、热熔挤压、直接压制和3D打印6种干法电极技术。结果表明,目前大规模干法电极制造工艺仍存在挑战,现有工艺普遍存在生产规模小、所需原料需特殊处理以及与现有产线不兼容等共性问题。最后总结了干法电极技术在锂离子电池和超级电容器领域的未来研究方向:开发新型黏结剂、优化干混工艺、调节电极质量负载、优化生产路线和探索新的工艺。本文可为相关领域的科研工作者和技术人员工作的开展提供参考,并为干法电极技术在超级电容器和锂离子电池领域的发展提供方向指导。 展开更多

关键词 锂离子电池 超级电容器 电极制备 干法电极

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分层式结构对干法电极性能的影响

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作者 胡洪瑞 班宵汉 +2 位作者 刘富亮 袁再芳 刘江涛 《电池》 北大核心 2025年第2期319-323,共5页

相比于传统湿法工艺,干法电极制备工艺具备制造成本低、生产效率高、极片负载量高等优点。高负载量干法极片的厚度较厚,限制了极片离子/电子传输速率,导致倍率性能较差。采用自支撑膜热压复合的方法,制备导电剂含量与孔隙率呈梯度式分... 相比于传统湿法工艺,干法电极制备工艺具备制造成本低、生产效率高、极片负载量高等优点。高负载量干法极片的厚度较厚,限制了极片离子/电子传输速率,导致倍率性能较差。采用自支撑膜热压复合的方法,制备导电剂含量与孔隙率呈梯度式分布的分层式干法极片,并对比分层式极片与传统干法极片的电化学性能差异。分层式极片结构设计优化了干法电极的离子/电子传输速率,提升了电极的电化学性能。相较于传统干法电极,分层式干法极片电阻率降低了11.62%,电荷转移阻抗降低了47.8%。分层式干法极片制备的扣式电池以0.5 C在3.0~4.2 V循环200次,容量保持率为87.44%,10.0 C放电比容量为0.2 C时的72.23%。 展开更多

关键词 锂离子电池 干法电极 分层式电极 钴酸锂 厚电极

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基于聚四氟乙烯的干法电极性能

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作者 徐美玲 汪宇 +4 位作者 邹娜 姜会 何美琪 李风海 邱介山 《化工进展》 北大核心 2025年第4期2020-2027,共8页

干法电极技术是目前先进的锂离子电池制造技术之一,但目前研究报道的文献较少,且研究中黏结剂聚四氟乙烯(PTFE)质量分数均大于5%。为此,本文采用物料均纤维化后热压法制备了不同PTFE质量分数的140μm及180μm三元干法电极膜片,探究了PTF... 干法电极技术是目前先进的锂离子电池制造技术之一,但目前研究报道的文献较少,且研究中黏结剂聚四氟乙烯(PTFE)质量分数均大于5%。为此,本文采用物料均纤维化后热压法制备了不同PTFE质量分数的140μm及180μm三元干法电极膜片,探究了PTFE的质量分数对三元材料纤维化、膜片结构形貌、接触角、拉伸强度、电阻率、充放电等物理和电化学性能的影响及其机制。结果表明,宏观上PTFE质量分数不影响物料的均纤维化,微观上膜片扫描电镜截面中的细纤维状黏结剂数量远多于表面,2.5%PTFE膜片具有最小的接触角68°左右、最低的电阻率10.35Ω·cm和较高的拉断力4.512MPa,180μm厚的膜片具有最好的倍率性能,1C放电容量达到149.13mAh/g。通过以上研究,认为干法电极技术是一种非常可行性的产业化电极制备技术。 展开更多

关键词 干法电极 聚四氟乙烯 锂离子电池 三元电极

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黏结剂纤维化制备干法电极的研究进展 被引量：1

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作者 张钊 李塘所 《电池》 CAS 北大核心 2024年第5期740-744,共5页

传统的湿法制造工艺存在危害环境和成本较高的问题。干法电极工艺在电极制备过程中不添加溶剂,可以降低生产成本并减少环境污染。从干法混合、自支撑膜制备、与集流体复合等方面介绍黏结剂纤维化干法电极工艺,突出在节约能源和设备成本... 传统的湿法制造工艺存在危害环境和成本较高的问题。干法电极工艺在电极制备过程中不添加溶剂,可以降低生产成本并减少环境污染。从干法混合、自支撑膜制备、与集流体复合等方面介绍黏结剂纤维化干法电极工艺,突出在节约能源和设备成本、提高电极性能方面的优势。研究可推动干法电极技术在工业化生产中的应用和发展。 展开更多

关键词 电极 生产工艺 制备方法 干法电极 黏结剂 聚四氟乙烯(PTFE) 纤维化 集流体复合

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锂离子电池用无溶剂干法电极的制备及其性能研究 被引量：14

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作者 郭德超 郭义敏 +2 位作者 张啟文 慈祥云 何凤荣 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第4期1311-1316,共6页

采用无溶剂电极制备技术成功制备了锂离子电池用LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)干法电极片,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对干法电极片的形貌和元素分布进行了分析测试,通过倍率充放电、交流阻抗、循环充放电等测试手段... 采用无溶剂电极制备技术成功制备了锂离子电池用LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)干法电极片,采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对干法电极片的形貌和元素分布进行了分析测试,通过倍率充放电、交流阻抗、循环充放电等测试手段研究了干法电极片的电化学性能。结果表明:纤维状PTFE广泛地分布在LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)活性物质颗粒的周围,在干法电极内部形成了一个致密、完整、柔性的网状黏结剂结构;电极循环500圈后,容量保持率为94.89%,循环性能明显优于传统的湿法涂布电极。500圈循环后的电极片内部仍保持着稳定的网状黏结剂结构,LiNi_(0.8)Co_(0.1)Mn_(0.1)O_(2)活性物质颗粒表面的裂隙显著少于湿法涂布电极,表明由PTFE纤维构成的三维网络结构能够有效地改善电极片的抗劣化性能。由于干法电极技术在制备过程中不使用任何溶剂,有减少原材料、降低能耗、环境友好的优点,且该技术支持制备厚电极进而能够提高锂离子电池的能量密度,具有较强的实际应用价值。 展开更多

关键词 无溶剂干法电极 自支撑膜 PTFE纤维化 锂离子电池

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干法电极制备技术的研究现状 被引量：6

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作者 张冬冬 洪东升 李婷婷 《电池》 CAS 北大核心 2022年第4期471-474,共4页

商业化锂离子电池和超级电容器极片均采用湿法匀浆涂覆技术制备,存在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)有毒、回收设备投资大及涂覆烘箱占地面积大、能耗高的缺点;同时,极片的涂覆面密度受限。为此,人们开发了无溶剂化的干法电极制备技术,主要有... 商业化锂离子电池和超级电容器极片均采用湿法匀浆涂覆技术制备,存在溶剂N-甲基吡咯烷酮(NMP)有毒、回收设备投资大及涂覆烘箱占地面积大、能耗高的缺点;同时,极片的涂覆面密度受限。为此,人们开发了无溶剂化的干法电极制备技术,主要有粉末挤压成型法和静电喷涂法。综述干法电极制备方法,认为现阶段存在黏结剂种类单一、喷涂粉尘和产品一致性控制等问题。除工艺技术探索外,后续研究需进一步积累多工况、长周期的测试数据,早日实现产业化应用。 展开更多

关键词 锂离子电池 超级电容器 干法电极 静电喷涂 制备技术

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碳酸氢铵对高载量干法电极性能的影响

7

作者 肖艳 汤争耀 +1 位作者 高剑 何明前 《电源技术》 CAS 北大核心 2021年第10期1245-1247,共3页

为提高高载量干法电极极片孔隙率,用碳酸氢铵作极片造孔剂,热压去除造孔剂实现极片高孔隙率。研究表明,使用造孔剂后,极片中存在大量微孔,孔隙率显著增加,电极放电容量和循环性能均得到有效提高。数据表明,增加孔隙率能提高极片中锂离... 为提高高载量干法电极极片孔隙率,用碳酸氢铵作极片造孔剂,热压去除造孔剂实现极片高孔隙率。研究表明,使用造孔剂后,极片中存在大量微孔,孔隙率显著增加,电极放电容量和循环性能均得到有效提高。数据表明,增加孔隙率能提高极片中锂离子迁移速率和减小极化,从而改善极片倍率性能。 展开更多

关键词 锂离子电池 干法电极 高载量 造孔剂 孔隙率 电化学性能

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低成本干法石墨厚电极的制备与性能研究

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作者 阮晶晶 巫湘坤 +5 位作者 李勇慧 赵冲冲 李珅珅 王童飞 梁圣杰 高桂红 《储能科学与技术》 北大核心 2025年第6期2248-2255,共8页

采用黏结剂纤维化法制备了锂离子电池石墨干法电极,探讨电极厚度、黏结剂聚四氟乙烯(PTFE)含量和碳纳米管(CNT)对干法电极的影响,选用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对干法电极片的形貌和元素分布进行了分析测试,借助电子万能... 采用黏结剂纤维化法制备了锂离子电池石墨干法电极,探讨电极厚度、黏结剂聚四氟乙烯(PTFE)含量和碳纳米管(CNT)对干法电极的影响,选用扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱仪(EDS)对干法电极片的形貌和元素分布进行了分析测试,借助电子万能试验机、四探针内阻仪和光学接触角测量仪,对石墨干法电极片进行拉伸强度、电子导电性和电解液的浸润性测试,通过充放电测试手段研究了干法电极片的电化学性能。结果表明,当电极厚度超过300μm时,电化学性能明显变差,所制备极片的厚度应控制在300μm以内。综合电化学性能、拉伸性能、导电性和对电解液的浸润性,当石墨:PTFE:CNT:导电炭黑(SP)质量比为96:1:1:2时,能达到首效为91.7%,可逆容量大于330 mAh/g,面容量为11.28 mAh/cm^(2),拉伸率为9.06%,电阻为24.1Ω,与电解液接触角为65.33°。通过SEM可以清楚地看到在电极的表面和横截面均有丰富的PTFE,PTFE以纤维状态存在,形成具有层次结构的分支状纤维,在电极内部构建出一个连续的网状架构。在制备石墨干法电极片的过程中发现引入碳纳米管后,更易制备成极片,而且极片的韧性和导电性得到很大的提升。面对高能量密度的需求,厚电极的制造也是关键的发展方向,与湿法涂布工艺相比,在没有溶剂情况下的干法电极制造可以突破厚电极制造的限制,干法电极技术可以提供一种更低成本、对环境无害且可持续发展的高效电极制备方案。 展开更多

关键词 锂离子电池 干法电极 PTFE纤维化 石墨 厚电极

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干法制备LiCoO_(2)电极的电化学性能

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作者 田文燕 胡洪瑞 +2 位作者 刘富亮 刘江涛 石斌 《电池》 CAS 北大核心 2024年第5期677-681,共5页

电极的制备工艺对性能有重要的影响。采用干法电极工艺制备钴酸锂(LiCoO_(2))电极,通过SEM、X射线能谱、电阻率测试、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电等方法研究干法电极的微观形貌、元素分布、导电性以及电化学性能。纤维化的聚四氟乙烯... 电极的制备工艺对性能有重要的影响。采用干法电极工艺制备钴酸锂(LiCoO_(2))电极,通过SEM、X射线能谱、电阻率测试、电化学阻抗谱(EIS)和恒流充放电等方法研究干法电极的微观形貌、元素分布、导电性以及电化学性能。纤维化的聚四氟乙烯(PTFE)广泛、均匀地分布在LiCoO_(2)活性物质颗粒的周围,在干法电极内部形成一个完整、致密的三维网状结构;电阻率和EIS测试表明,干法电极具有更好的导电性;以1.0 C在2.5~4.2 V循环200次,容量保持率为80.28%,优于湿法电极的72.85%,表明由纤维状的PTFE形成的三维网络结构可改善电池的循环稳定性,提升电化学性能。 展开更多

关键词 钴酸锂(LiCoO_(2)) 锂离子电池 干法电极 纤维化 三维网状结构 电化学性能

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活性石墨烯/活性炭干法复合电极片制备及其在超级电容器中的应用 被引量：10

10

作者 郑超 周旭峰 +4 位作者 刘兆平 杨斌 焦旺春 傅冠生 阮殿波 《储能科学与技术》 CAS 2016年第4期486-491,共6页

采用干法电极制备工艺成功制备了活性石墨烯/活性炭复合电极片,分别用扣式电容器和软包电容器考察活性石墨烯/活性炭复合电极的电化学性能。综合结果表明,复合电极中活性石墨烯的含量为10%(质量分数)较为合适,相较于纯活性炭电极,比容... 采用干法电极制备工艺成功制备了活性石墨烯/活性炭复合电极片,分别用扣式电容器和软包电容器考察活性石墨烯/活性炭复合电极的电化学性能。综合结果表明,复合电极中活性石墨烯的含量为10%(质量分数)较为合适,相较于纯活性炭电极,比容量提高了10.8%。本工作验证了活性石墨烯材料在商用超级电容器中的适用性,证实了活性石墨烯是一种非常具有实际应用价值的电极材料。但目前,活性石墨烯并未真正产业化,其成本远高于商用活性炭。在未来,如何解决活性石墨烯工程制备技术难题和降低成本是材料产业界亟待解决的难题。 展开更多

关键词 活性石墨烯 活性炭 干法电极制备工艺 超级电容器

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干法制备LiFePO_(4)厚电极的电化学性能 被引量：6

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作者 龚家铭 任宁 +1 位作者 常海涛 路密 《电池》 CAS 北大核心 2023年第5期482-485,共4页

为实现更高的能量密度,探究利用干法工艺制备厚电极的电化学性能。通过构建点-线-面三维导电网络,采用干法电极制备工艺,制备138μm、217μm和303μm厚(面密度分别为26.7 mg/cm^(2)、35.0 mg/cm^(2)和47.9 mg/cm^(2))的磷酸铁锂(LiFePO_... 为实现更高的能量密度,探究利用干法工艺制备厚电极的电化学性能。通过构建点-线-面三维导电网络,采用干法电极制备工艺,制备138μm、217μm和303μm厚(面密度分别为26.7 mg/cm^(2)、35.0 mg/cm^(2)和47.9 mg/cm^(2))的磷酸铁锂(LiFePO_(4))厚电极。以0.10 C在2.50~4.25 V充放电,电极的可逆比容量分别为157.5 mAh/g、158.7 mAh/g和153.2 mAh/g,接近30μm厚(面密度为1.0 mg/cm^(2))对比电池的158.1 mAh/g。在不同电流下进行50次循环,仅0.50 C和1.00 C倍率下循环的容量受厚度影响。以0.50 C循环时,循环曲线出现“跳水”现象,且发生时间随着厚度的增加而提前,主要是因为厚电极在较大电流下充电时,在负极表面沉积大量高比表面金属锂,导致电池内的电解液干涸。 展开更多

关键词 锂离子电池 磷酸铁锂(LiFePO_(4)) 厚电极 干法电极制备

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电极结构对(NCM+AC)/HC混合型电容器电性能的影响 被引量：2

12

作者 何凤荣 张啟文 +2 位作者 郭德超 郭义敏 郭孝东 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第7期2051-2058,共8页

混合型电容器是一种介于锂二次电池和超级电容器之间的一种新型储能器件,在电化学储能领域有非常广泛的应用。混合型电容器的电极材料包括锂二次电池电极材料和超级电容器电极材料,在混合电容器内部形成“交叉结构”。本工作分别采用干... 混合型电容器是一种介于锂二次电池和超级电容器之间的一种新型储能器件,在电化学储能领域有非常广泛的应用。混合型电容器的电极材料包括锂二次电池电极材料和超级电容器电极材料,在混合电容器内部形成“交叉结构”。本工作分别采用干法和湿法工艺制备出(NCM+AC)混合型正极片和硬碳负极片,并装配成064060软包混合型电容器。本工作系统分析了两种电极结构的特点及其对软包混合型电容器性能的影响。实验结果表明,干法电极内部含有丰富的PTFE纤维结构,原材料颗粒之间接触更为紧密。在相同厚度下,干法电极的活性物质负载量更大,电极体积密度大、欧姆电阻及极化电阻均较小。在相同体积的软包产品内,干法电极产品的容量、能量密度较湿法电极产品均提高20%以上。在正负极面密度比及N/P放电容量比均相同的条件下,干法电极产品在高低温性能、循环性能、倍率性能及高温负荷性能方面均优于湿法电极产品。干法电极制备工艺不使用任何溶剂,绿色环保,节省成本,PTFE纤维可以牢固地兜住NCM和AC,有助于在混合型电容器电极制备中推广应用。 展开更多

关键词 混合型电容器 干法电极 湿法电极 能量密度 极化电阻

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电极结构对锂离子电容器电性能的影响 被引量：5

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作者 郭义敏 郭德超 +2 位作者 张啟文 龙超 何凤荣 《储能科学与技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期2106-2111,共6页

分别采用干法和湿法涂布工艺制备出活性炭正极和石墨负极,制作成066090型软包锂离子电容器(LIC)单体。采用恒流充放电嵌锂法对负极进行预锂化,理论嵌锂深度为85%。通过扫描电子显微镜(SEM)、剥离强度、电性能测试等表征方法,分析了干法... 分别采用干法和湿法涂布工艺制备出活性炭正极和石墨负极,制作成066090型软包锂离子电容器(LIC)单体。采用恒流充放电嵌锂法对负极进行预锂化,理论嵌锂深度为85%。通过扫描电子显微镜(SEM)、剥离强度、电性能测试等表征方法,分析了干法和湿法涂布工艺对电极结构和形貌、黏结性能及电性能的影响。阐述了电极结构对软包LIC容量、内阻、耐久性、循环性能和低温性能的影响。结果表明,干法电极内有充分的黏结剂纤维结构,碳颗粒的接触紧密。干法电极的体积密度相比湿法涂布电极提高了8%以上,其剥离强度比湿法电极高50%以上。正极面密度/负极面密度为1时,在2.2~3.8 V的电压区间内,用干法电极组装的软包LIC的初始容量和内阻分别为645 F和25.5 mΩ,均高于用湿法电极组装的同类产品。用干法电极组装的软包LIC经1000 h耐久性测试后容量保持97%以上,经10万次循环充放电后容量保持88%,在-30℃下容量保持76%,均优于用湿法电极组装的同类产品。 展开更多

关键词 锂离子电容器 贯穿箔 预锂化 干法电极

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