吴凡/李泓Mater. Today: 用于电池和超级电容器的无溶剂干膜技术进展

无溶剂干膜技术因其能够避免有毒有机溶剂造成的污染/浪费以及在提高能量密度、改善电化学性能和电极-电解质界面相容性等方面的优势而受到广泛关注。然而，仍然缺少对该领域的研究进展和技术发展的总结。

在此，中科院物理所吴凡研究员、李泓研究员等人系统地总结和整理了干法制备方向的学术文章和工业专利研究，并全面概述了无溶剂干膜技术的技术优势、发展过程、主要机理和应用领域。

首先，作者介绍了无溶剂干膜技术的发展历史，然后详细讨论了不同类型的干膜制造方法。其中，粉末喷涂和粘结剂原纤化因其低成本的大规模生产能力而被强调为关键方法，作者详细说明了相关的制备过程，包括原理、程序和参数。

基于这两种方法所制备的膜具有比湿法生产膜更好的物理/化学性能，包括分布更均匀、接触更紧密、更低粘结剂含量、更好的放电倍率能力和优异的循环性能。作者对上述两种方法的行业专利和研究院的研究论文进行了分析/总结，发现其技术优势适用于全固态电池（ASSB）。

图1. 干膜技术在储能领域的应用

干膜生产技术省去了传统湿电极工艺的溶剂混合、涂层干燥和溶剂回收步骤，大大缩短了生产过程，从而降低了能耗和设备投资成本。而且，这项技术可以大大提高生产效率。然而，干膜制作技术在能源领域的应用尚不成熟，有待进一步发展。首先，干法目前主要用于制备超级电容器和液态锂离子电池中的电极。因此，有必要将其应用扩展到ASSBs、Li-S电池中的电极和电解质膜及后Li⁺时代电池（锌空气电池）中催化层/防水透气层的制备。

此外，应该研究能够以低成本均匀有效地分散的新材料。为了提高电池的循环稳定性和安全性能，需要开发更精密、能精确控制膜厚度的制膜设备。最后，应开发高离子电导率的粘结剂以改善电极和电解质膜的动力学。随着上述问题的解决，干膜技术将极大地促进储能技术的发展。

图2. 全固态电池中的干膜生产

Progress in solvent-free dry-film technology for batteries and supercapacitors, Materials Today 2022. DOI: 10.1016/j.mattod.2022.04.008