4680电池研究报告：电解液体系变化，能量密度和电芯（25页）

行业报告下载 2022年09月05日 08:39 管理员

干电极技术（DBE）提升能量密度，适用于下一代材料体系和快充。干电池工艺不使用溶剂，而是将少量（约 5-8%）细粉状 PTFE 粘合剂与正/负极粉末混合，通过挤压机形成薄的电极材料带，再将电极材料带层压到金属箔集电体上形成成品电极。由于干电极工艺可以提高电极的压实密度，有利于负极补锂；不使用溶剂，以及生产工艺不需要涂料设备，节省烘干工艺成本，整体成本可以做到更低；特斯拉的干电极技术源于 2019 年收购的超级电容公司 Maxwell，据 Maxwell 介绍，其干电极技术能将电芯的能量密度提升至 300Wh/kg 以上，并且使生产能耗降低 10 倍。由于湿法成型工艺使用了溶剂，与粘结剂形成粘结剂层，活性炭整个颗粒被粘结剂层包围，阻碍了活性炭颗粒之间以及与导电剂颗粒间的接触，电极导电性差，而且电极中残留的溶剂会与电解液发生副反应，导致超级性能下降，如容量降低、产生气体、寿命衰减等。而干法成型工艺过程中不使用溶剂，粘结剂是以纤维状态存在，活性炭颗粒之间以及与导电剂颗粒接触更为紧密，电极密度大、导电性好、容量高。

根据 Hieu Duong 等人的研究，在 0.1C 倍率放电时，干湿电极均有 100%容量保持率，放电倍率升高时，湿电极容量保持率较干电极衰减较快。干电极节约锂电溶剂，原材料降低约 2.4%。锂电池溶剂 NMP 和正极的用量比例为 1：1，在 NCM811 体系下，正极比容量为 200mAh/g，单 GWh 正极耗量为 1364 吨，需 NMP1364 吨，国内现价为 4.2 万元/吨，NMP 成本为 5728.8 万元/GWh，在 60% 回收条件下，约产生 2291.5 万元/GWh 成本。不考虑加工及制造费用，8 系锂电池原材料成本测算约 0.835 元/GWh，若使用干电极技术，NMP 成本节约 2.4%。圆柱电池历史最久，46mm 直径是兼顾能量密度和功率密度的最佳直径，预计未来规划化生产带来圆柱电池的标准化。18650 锂离子电池具有容量大、寿命长、安全性能高等特点，又因为体积小，重量轻，使用方便，深受消费者的青睐。随着人们对 18650 电池技术研究的不断加深，使得电池的一致性、安全性都达到了非常高的水准。作为最早的锂离子电池，18650 电池也是目前世界上最成熟、最稳定的电池组合，至今仍然占据领先位置。我国每年生产 18650 电池约几十亿节，这一数据远远超出其他材料的电池。圆柱形电池的另一个好处是批量生产更简单，卷绕机将隔膜和正负极卷绕的时候，可以自动化，尺寸单一如 18650，就可以做出同样的尺寸，不同的容量配方的电池降低成本。