傳統的鋰離子電池電極溼法生產工藝需要消耗大量的溶劑，並且在溶劑的烘乾過程中還需要消耗大量的能源，為了進一步降低鋰離子電池生產成本，幹法電極工藝近年來得到了廣泛的關注。不同於溼法電極生產工藝，幹法電極工藝不使用溶劑，因此電極生產成本大幅降低。

近日，美國肯塔基大學的Mohanad Al-Shroofy（第一作者，通訊作者）等人對幹法工藝製備NCM111電極進行了研究。

從下圖a和b可以看到NMC顆粒再幹法塗布前後形貌沒有發生顯著的改變，從下圖c可以看到幹法工藝製備的電極再碾壓後，電極的變得更為緻密，同時顆粒出現了一定的破損，溼法工藝的電極（下圖d）在碾壓後的破損現象稍微輕一些。

下圖a和b為電極在碾壓後的幹法NCM111電極的截面圖，下圖c為溼法NCM111電極的截面圖，可以看到兩種電極具有相似的形貌。

作者對比了溼法工藝電極和幹法工藝電極的電化學效能，電極的基本引數如下表1所示。從下圖中可以看到幹法NMC111電極（下圖a）和溼法NCM111電極（下圖b）首次充放電曲線基本一致。

下圖為幹法NMC111電極在第1、10和20次迴圈的電壓曲線，從圖中能夠看到在第1次迴圈中NCM111材料的容量發揮約為155mAh/g，在第20次時為153mAh/g。下圖b中對比了幹法工藝電極和溼法工藝電極的倍率效能，可以看到在0。2C、0。5C、1C、2C、5C、10C和1C倍率下，材料的容量分別為156、148、139、130、96、20和139 mAh/g，相比於溼法工藝電極在5C和10C倍率下，幹法工藝電極具有一定的劣勢。

下圖c中對比了幹法工藝和溼法工藝電極的長期迴圈效能，可以看到幹法電極初始容量為155mAh/g，在經過300次迴圈後，剩餘容量約為123mAh/g，容量保持率約為80%，相比之下，兩種高低塗布量的溼法工藝電極在經過300次迴圈後容量保持率分別為60%和65%。

下圖為迴圈後的幹法電極（下圖a、b）和溼法電極（下圖c、d）在迴圈後的掃描電鏡圖片，從圖中能夠看到兩種電極在迴圈後都出現了明顯的裂紋，其中幹法電極的裂紋相當部分時出現在了顆粒的晶界處，而溼法工藝電極的裂紋則更多的出現在顆粒/粘結劑/導電劑的交界處。

Mohanad Al-Shroofy的研究表明透過幹法工藝，也能夠獲得電效能良好的電極，在迴圈壽命方面幹法工藝電極甚至還具有一定的優勢，但是在倍率效能方面幹法工藝電極在大電流放電能力上有一定的差距。

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Solvent-free dry powder coating process for low-cost manufacturing of LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2 cathodes in lithium-ion batteries， Journal of Power Sources 352 （2017） 187-193，

Mohanad

Al-

Shroofy

, Qinglin Zhang, J

iagang

Xu, Tao Chen, Aman Preet Kaur,

Yang-

Tse

Cheng