目前的鋰離子電池（LIB）電極制造工藝嚴(yán)重依賴于濕涂覆工藝，該工藝會使用對環(huán)境有害且有毒的N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）溶劑。除了不可持續(xù)之外，使用這種昂貴的有機(jī)溶劑還大大增加了電池生產(chǎn)成本，因?yàn)樗枰谡麄€制造過程中進(jìn)行干燥和回收。

圖1. 干法壓涂電極（DPCE）的制備

韓國延世大學(xué)Jong Hyeok Park等報告了一種工業(yè)上可行且可持續(xù)的干法壓涂工藝，該工藝使用多壁碳納米管（MWNT）和聚偏氟乙烯（PVDF）的組合作為干粉復(fù)合材料，蝕刻鋁箔作為集流體。

值得注意的是，使用該工藝制備的LiNi_0.7Co_0.1Mn_0.2O₂（NCM712）干式壓涂電極（DPCE）由于其雙連續(xù)交織結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出了較強(qiáng)的粘附性和內(nèi)聚性特性，該結(jié)構(gòu)能夠錨定在蝕刻鋁箔的亞微米孔上，并能夠在其網(wǎng)狀網(wǎng)絡(luò)內(nèi)無縫壓實(shí)活性材料。

圖2. 濕法和干法電極的性能對比

進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，DPCE的這些獨(dú)特性質(zhì)允許制備高負(fù)載電極，作為概念證明，作者使用面積質(zhì)量負(fù)載為100 mg?cm^?2（相當(dāng)于17.6 mAh cm^?2的面容量）的DPCE組裝鋰金屬軟包電池?，其比能量和體積能量密度可分別達(dá)到360?Wh?kg^?1和701? Wh ?L^?1（基于整個電池重量），證實(shí)了DPCE的實(shí)用性。

此外，DPCE與其他活性材料的優(yōu)異相容性使干法壓涂工藝成為可擴(kuò)展制造干式LIB電極的一個有前景的解決方案。

圖3. 高質(zhì)量負(fù)載DPCE的扣式電池性能

Ultrahigh loading dry-process for solvent-free lithium-ion battery electrode fabrication. Nature Communications 2023. DOI: 10.1038/s41467-023-37009-7