中国粉体网讯传统湿法电极制造依赖NMP等有机溶剂，溶剂烘干与回收环节能耗高、设备投资大，且存在环境污染问题。干法电极工艺不添加溶剂，通过高剪切力使粘结剂纤维化，形成自支撑膜，再与集流体复合，可显著降低生产成本和能源消耗。聚四氟乙烯（PTFE）是目前干法工艺中最有效的纤维化粘结剂，其纤维化行为直接影响电极的结构完整性与电化学性能、/p>
PTFE纤维化的机理
PTFE是一种半结晶聚合物，其分子具有一层惰性的含氟外壳。在PTFE的线性分子链中，氟原子的半径大于氢原子，每个CF2单元按锯齿状排列成螺旋链状结构，氟原子覆盖于整个链状结构的表面。由于C、F元素间形成共价键，整个分子结构中没有游离的电子，绝缘性很高，相当于在分子链外围形成了一层含氟保护层，使得各分子链间具有很低的摩擦系数、/p>
PTFE 晶体受剪切力形变示意国/p>
PTFE在不同条件下会表现出复杂的晶体结构相行为，尤其受温度和压力的影响较为明显。各聚合分子链通常以圆柱形或六方晶格的形式团聚，相邻链间的内聚力较低，因此沿链轴方向更容易发生滑动。当对PTFE晶体施加剪切载荷时，团聚结构会沿着分子链生长方向滑移，晶体形状由颗粒状变为高长径比的线性纳米纤维结构，这一过程称为PTFE的纤维化、/p>
纤维化的影响因素
PTFE含量是关键参数之一。含量过低（低于?.5%）时纤维网络不连续，自支撑膜强度不足；含量过高（超过5%?%）则可能包裹活性颗粒表面，阻碍锂离子传输。实际应用中，质量分数通常控制?%?%之间、/p>
混合剪切力直接决定纤维化程度。剪切力过小，PTFE难以充分原纤化；剪切力过大则会将已形成的纤维拉断或破坏活性材料结构。有研究对比了不同混合转速，发现中等转速（?000 r/min）下制备的电极倍率性能最佳、/p>
温度对纤维化有促进作用。适度加热?0?80℃）可降低PTFE的变形阻力，使纤维化更容易进行，因此热辊压工艺被广泛采用。环境湿度需控制在较低水平（10%以下），因为PTFE表面吸潮后会降低其与活性物质的粘结能力、/p>
活性材料的物理性质也会影响纤维化效果。磷酸铁锂硬度高、粒径小，直接与PTFE共混纤维化后，所得极片偏脆、辊压易裂。添加碳纳米管等线性导电剂可改善这一状况，碳管与纤维化PTFE协同形成更复杂的网络，提高极片的柔韧性与稳定性、/p>
纤维化对电极性能的影哌/strong>
在力学性能方面，充分纤维化的PTFE网络使自支撑膜具备良好的柔韧性和抗拉强度，能够承受后续辊压、收卷等工序的机械应力、/p>
在电化学性能方面，干法电极的循环稳定性通常优于湿法电极。以NCM811为例，干法电极在1C循环500次后容量保持率约?5%，而湿法电极约?0%。扫描电镜观察表明，湿法电极中活性颗粒在循环后出现明显裂纹，干法电极中由于PTFE纤维网络的约束作用，颗粒裂纹显著减少、/p>
倍率性能受纤维化程度影响较大。适中的纤维化有利于形成连续的电子通道和保持开放的离子扩散路径，过度纤维化则会增加界面阻抗，反而不利于倍率性能、/p>
干法工艺在厚电极制备方面具有天然优势。湿法制备厚电极时，溶剂挥发易导致开裂和分层，而干法可通过辊压直接获得厚度达上百微米的自支撑膜。不过，在高倍率下厚电极容易出现析锂和电解液分布不均的问题，需要在实际设计中加以权衡、/p>
在负极应用方面，PTFE在低电位下会发生副反应，导致初始库仑效率下降。因此，石墨负极中PTFE的用量需要严格控制，或者考虑对其改性甚至寻找替代粘结剂、/p>
在全固态电池领域，干法工艺展现出独特价值。硫化物电解质对极性溶剂敏感，无法采用湿法涂布。有研究仅使?%的PTFE，通过干法辊压制得复合硫正极，该电极具有良好的机械性能和离?电子传输能力，组装的全固态软包电池即使被切割仍能正常工作、/p>
不过当前，干法电极技术仍面临混合均匀性、纤维化定量控制、集流体复合及特定材料适配等问题，需要从设备、工艺和材料三方面持续改进，方能推动其大规模工业应用、/p>
2026??7日，中国粉体网将?strong>江苏?常州举办?026干法电极技术大会“/strong>。届时，我们邀请到吉林大学特种塑料工程研究中心副主任陈峥教掇/strong>出席本次大会并作题为《干法电极粘结剂纤维化行为研究《/strong>的报告、/p>
专家简介：
陈峥，理学博士，吉林大学化学学院教授、博士生导师?004 年?011 年先后于吉林大学获得学士、博士学位，先后在美国德克萨斯大学奥斯汀分校、北卡罗来纳大学教堂山分校开展联合培养及博士后研究。长期深耕高分子功能材料与新能源交叉领域，重点聚焦锂离子电池干法电极关键技术、粘结剂体系及有机正极材料研发，同步开展特种工程塑料、电致变色聚合物材料研究。主持国家及省部级科研项目十余项，发表高水平SCI论文40余篇，H因子33，授权发明专?0余项，获省级科技奖励多项，持续推动锂电关键材料技术创新与产业化应用、/p>
参考来源：
张钊等《黏结剂纤维化制备干法电极的研究进展《/p>
刘海香《干法黏结剂PTFE纤维化过程及其应用?nbsp;
（中国粉体网编辑整理/乔木（/p>
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