特斯拉干電極工藝突破：新年四項(xiàng)新專利，助4680電池量產(chǎn)加速

更新時(shí)間：2023-02-06 08:37:14作者：智慧百科

自從布局4680大圓柱型鋰離子電池以來(lái)，特斯拉一直努力研發(fā)電池干法電極制造工藝，但進(jìn)展緩慢。然而，美國(guó)專利商標(biāo)局（USPTO）新年里授予其的四項(xiàng)專利，意味特斯拉在這一領(lǐng)域的突破。
四項(xiàng)專利中，兩項(xiàng)于今年1月公布。一項(xiàng)是干電極薄膜和微顆粒非纖維性黏結(jié)劑，可以提高電池的使用壽命。一項(xiàng)是新型電極黏結(jié)劑，該黏結(jié)劑可以承受更高的工作電壓而不被快速降解。
當(dāng)?shù)貢r(shí)間2月2日，美國(guó)專利商標(biāo)局又公布了特斯拉提交的兩項(xiàng)與干法電極技術(shù)相關(guān)的專利申請(qǐng)。第一項(xiàng)是“用于儲(chǔ)能設(shè)備的金屬元素和碳混合物”，可以制造干電極薄膜。該薄膜包括金屬鋰元素和碳顆粒、多孔碳顆粒以及固體電解質(zhì)界面(SEI)層。
第二項(xiàng)專利申請(qǐng)是一種更方便地制備3- r -1,4,2-二惡唑-5-酮化合物的方法。這是一種電解質(zhì)添加劑，可在長(zhǎng)時(shí)間的循環(huán)過(guò)程中顯著延長(zhǎng)鋰離子電池的壽命。這兩項(xiàng)專利申請(qǐng)的提交時(shí)間分別是2022年6月和8月。
在2020年推出4680大圓柱型電池時(shí)，馬斯克和特斯拉的承諾之一，是電池采用硅負(fù)極而不是石墨負(fù)極，并采用一種新型電池制造工藝，將大幅提高電池性能，降低生產(chǎn)成本，同時(shí)延長(zhǎng)電池壽命。
這項(xiàng)技術(shù)便是干法電極(DBE)制造技術(shù)，這被認(rèn)為是鋰離子電池工藝的圣杯。據(jù)autoevolution網(wǎng)站介紹，干法電極也是特斯拉在2019年收購(gòu)麥克斯韋公司（Maxwell）的主要原因。麥克斯韋公司使用這項(xiàng)技術(shù)來(lái)制造超級(jí)電容器，但特斯拉認(rèn)為可以將其移植到4680電池制造過(guò)程中。
兩年后，特斯拉出售了麥克斯韋公司的超級(jí)電容器業(yè)務(wù)，但卻保留了干法電極技術(shù)。
據(jù)了解，干法電極技術(shù)與傳統(tǒng)濕法電極技術(shù)的區(qū)別在于，濕法需要使用溶劑，工藝是將負(fù)極與正極材料粉末與溶劑混合，再涂至金屬集流體上干燥。而干法則不需要溶劑，直接將電極材料粉末壓到金屬集流體上形成電極。與濕法相比，干法電極制造技術(shù)不需要大量的工廠占地面積來(lái)干燥溶劑，極大地降低了工廠所需的資本、人力支出，同時(shí)對(duì)環(huán)境更加友好。
2021年7月，馬斯克在推特上寫道:“干法電極是降低鋰電池成本的關(guān)鍵之一”，但馬斯克也說(shuō)，“ 麥克斯韋公司的概念需要大量的工程設(shè)計(jì)和驗(yàn)證，才能實(shí)現(xiàn)電池高質(zhì)量的批量生產(chǎn)，而我們還沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)?！?br/>事實(shí)上，直到今天，特斯拉到也還沒(méi)有完全攻克這一堡壘。這是因?yàn)椋鄬?duì)于濕法，干法電極成膜的均勻度和一致性更難控制，而電動(dòng)汽車電池的電極比超級(jí)電容器的電極更大更厚，生產(chǎn)的難度更高。
但美國(guó)專利商標(biāo)局最近授予特斯拉的這幾項(xiàng)專利表明，特斯拉可能比以往任何時(shí)候都更接近。
不僅如此，最近4680電池的干法電極生產(chǎn)也得到了重器加持。據(jù)autoevolution報(bào)道，就在最近，特斯拉在得州的超級(jí)工廠的電池制造部門安裝了兩臺(tái)巨大的壓力機(jī)。壓力機(jī)由意大利的薩克米·伊莫拉（Sacmi Imola）生產(chǎn)，每臺(tái)重達(dá)33.4萬(wàn)磅(151.5噸)，大約是特斯拉原先所需原材料壓力機(jī)的三倍。據(jù)知情人士猜測(cè)，這兩臺(tái)機(jī)器極有可能被用來(lái)進(jìn)行干法電極的生產(chǎn)。