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(來源:電動知家)
電動知家消息,近日,據外媒報道,特斯拉在一份低調的美國專利商標局文件中報告稱,它克服了最難的障礙之一:干陰極。并且特斯拉已確認,目前在德克薩斯州 Gigafactory 采用全干式電極工藝生產其 4680 電池單體的兩個電極——這是公司花了大約八年時間努力實現的里程碑。
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這個到底是什么樣的技術?為什么如此重要?我們都知道,傳統鋰電池正極制造走的是濕法漿料工藝,工藝流程就是活性物質 + 導電劑 + 粘結劑 + 有毒溶劑(NMP) → 攪成漿 → 涂在鋁箔上 → 送進幾百米長的巨型烘箱烘干 → 回收溶劑。
但是這種工藝存在一些缺陷,如烘干能耗高,占電池生產總能耗30%~50%;溶劑NMP有毒性,環保壓力大,回收成本也高;設備占地大,烘道+回收系統要數百米廠房空間。為了解決這些難題,近三年來,特斯拉一直采用干式陰極工藝,以降低成本并簡化這一關鍵單元組件的生產。
傳統的干法正極粉末過于脆弱且具有磨蝕性,在不使用有毒溶劑的情況下很難高速涂覆在金屬箔上。特斯拉開發了一種全新的復合粘結劑系統,將特氟龍(PTFE)與高穩定性聚合物(如PVDF)相結合。通過高剪切氣流研磨,粘結劑會碎裂成微觀的“蛛網”狀結構,牢牢鎖住活性材料顆粒,從而形成極具柔韌性、無需溶劑的自支撐電極薄膜。
在早期的技術嘗試中,為了讓材料成膜,通常需要經過高達10次的高壓輥壓,導致生產速度極慢,無法滿足汽車量產需求。通過改進后的復合粘結劑與優化的活性材料顆粒尺寸(控制粘結劑比例在2%以下),新工藝僅需3次碾壓即可成膜,使生產線的產出速度直接飆升了3倍。
由于徹底擺脫了傳統濕法工藝(Wet Process)中長達數百米的高能耗烘干烤箱以及昂貴的有毒溶劑(NMP)回收系統,該項突破帶來的經濟效應非常顯著:電池廠房面積(Footprint)縮減高達 50%;設備和資本投入降低超過 40%;電極的整體生產成本近乎減半(接近 50%)。
那采用干電極工藝的電池性能如何呢?在實際的性能測試中,采用該干法正極工藝制造的4680電池表現出了極高的穩定性,在經歷 2000次充放電循環后,依然能夠保持大約90%的初始容量。
特斯拉表示,采用干式電極工藝生產的 4680 電池已經大規模量產。采用干法工藝的第二代4680電池,并已開始裝配到部分 Model Y 和 Cybertruck 車型上。,2027 年將對 Cybertruck、Cybercab 和 Semi 進行更廣泛的部署。
值得一提的是,特斯拉目前是唯一實現動力電池正負極全干法量產裝車的企業。LG Energy Solution 是最近的競爭對手,但目標是最早于2028年實現全面干涂層生產。
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