行业应用 | 无溶剂干法涂布突破!如何量化评估干电极的“筋骨”强度?
产品&行业推广 Christa ji 2026-08-14 17:48

 

锂电制造正迎来“无溶剂”的干法革命! 告别了传统浆料的烘干等待,干电极依靠 PTFE 粘结剂的纤维化“织”成薄膜。但这层薄膜能承受卷对卷工艺的拉扯吗?循环后会断裂吗? 

答案,就在这场微观“拉伸测试”里!


基体成型机制:干法电极的力学内聚原理

       


传统浆料工艺离不开溶剂,而干法工艺完全依托物料间的物理内聚力成型。其核心秘密,就是聚四氟乙烯(PTFE)粘结剂的纤维化。

   

图1: DBE 生产中自支撑电极膜生产过程中的压延步骤

PTFE 优异的纤维化能力构筑了连续、致密的互联网络,将活性物质牢牢粘结。因此,力学表征是干电极开发的核心工作。


实验方法与表征:独立式电极薄膜的高精度微型拉伸测试

       


为了解密不同辊压工艺对电极力学性能的影响,安东帕微型万能材料试验机(UTM Micro)硬核登场!它基于空气轴承模块化流变仪(MCR)搭建,具备极高的力值与位移分辨率。

   

微型万能材料试验机 UTM Micro

测试标准三步走:

 预载荷: 施加 0.03 N 预载,防止样品屈曲。

 拉伸: 以 1 mm/s 速度稳定拉伸。

▶ 解析: 软件一键计算杨氏模量、拉伸强度和断裂伸长率。



结果与讨论:辊压工艺对力学各向异性及内部网络的影响规律

       


经过深入测试,实验发现两个重大规律:

 辊压取向引发的力学各向异性显著

所有试样的纵向(轧制方向)拉伸强度均显著高于横向。因为辊压时,粘结剂原纤会沿着轧制方向排布,“顺着纤维拉”自然更结实!

 辊压道次对力学性能参数的非线性调控

连续辊压 1 到 3 次后,数据出现了戏剧性的变化:

   

图2:沿辊压方向(纵向)和垂直辊压方向(横向)的测试对比

  • 1次辊压: 拉伸强度约 300 kPa,表现中规中矩。

  • 2次辊压(性能巅峰): 强度飙升至 471.9 kPa,杨氏模量由 28 MPa 暴涨至 62.83 MPa!原纤网络更加致密,内聚力达到最优。

  • 3次辊压(物极必反): 虽然延展性(断裂伸长率)大幅提升至 8.2%,但拉伸强度回落到 299.1 kPa,杨氏模量骤降至 17.68 MPa。

   

图3:为经过1次(绿色)、2次(蓝色)、3次(红色)辊压的试样沿纵向拉伸的应力-应变曲线。


结论

       

增加辊压道次在一定程度上能提升薄膜强度,但过度的机械剪切反而会损伤网络结构,降低刚性。在规模化电池量产中,工艺参数优化必须兼顾电极耐久强度与延展性

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