干法电极产业化“崭露锋芒” 纳科诺尔引领锂电辊压技术“跃阶”

摘要

纳科诺尔干法电极成型覆合一体机的推出，不仅率先打破了国内干法电极制造“无工具可用”的窘境，同时也将国内干法电极制造技术提升至国际领先水平。

无论是从锂电池辊压工艺革新进化，还是从“干法电极技术”产业化视角来看，2023年都是关键的一年。

近期，锂电辊压设备龙头纳科诺尔重磅亮相干法电极成型覆合一体机，实现电极膜成型以及电极膜与集流体复合的一体化，率先开启干法电极的产业化及国产化进程。

据悉，该设备由纳科诺尔联合清研电子推出。辊压宽度可达450mm，辊压速度高达50m/min，通过闭环控制和实时数据采集，其精度控制在±1.5μm，处于行业领先水平。从先进性来看，该设备创新采用8辊连轧设计，融合伺服辊缝控制、测厚厚度闭环控制、切边宽度/纠偏闭环控制、独立收膜/收卷设计、MES系统实时数据采集等多项创新技术。

高工锂电分析认为，纳科诺尔是国内最早一批进入干法电极技术领域的企业，干法电极成型覆合一体机无论是从技术领先性、工艺完备度、性能指标以及产业化进程来看，将进一步巩固纳科诺尔在锂电池辊压装备领域的龙头地位。

自2020年9月特斯拉公布4680电池以来，关于采用“干法电极技术”4680电池的量产，一直备受全球关注。

干法电极技术源于粉体成膜技术，是区别于传统湿法工艺所需的混合、制浆、涂布、干燥、辊压等过程，将电极制造过程实现一体化的革新技术。

其优势在于：1、产品端，干法工艺制备的电极可具备更高的压实密度，容纳更多活性物质；干法工艺电池的循环性能、耐久度和阻抗表现明显更优。2、制造端，可以大幅提升极片制造效率，缩短工艺过程，省去湿法涂布后的烘干工艺，节约溶剂对环境友好等，为动力及储能电池大规模制造提供另一种完全新型的生产模式。

据特斯拉估算，相较湿法电极，采用干法电极工艺能够节省18%以上的成本，节约70%的生产线流程，以及减少41%的设备投入。

需要指出的是，由于干法电极制造的设备工艺仍然是干法电池实现量产生产首当其冲的难题，干法电极制造装备的研发、生产也成为行业关注的焦点。

在国内，以纳科诺尔为代表的一批锂电前端设备企业，正在积极配合下游头部锂电池客户进行干电极制造相关的技术开发。

纳科诺尔干法电极成型覆合一体机的推出，不仅率先打破了国内干法电极制造“无工具可用”的窘境，同时也将国内干法电极制造技术提升至国际领先水平。

创新突破背后，源于纳科诺尔与清研电子的强强联合。

纳科诺尔成立于2000年，深耕锂电池辊压设备的生产研发超过23年，目前已成为国内锂电池辊压设备领域的龙头企业。在技术革新上，无论是从辊压单机设备到辊压分切一体机的演进，热辊工艺替代冷辊工艺成为主流，还是设备大辊径、大宽幅、高精度的跃阶，纳科诺尔都是行业中的领跑者。

在市场表现上，纳科诺尔合作客户全面覆盖宁德时代、比亚迪、中创新航、亿纬锂能、蜂巢能源、瑞浦兰钧、孚能科技、欣旺达、海辰储能等头部动力、储能电池企业。

清研电子孵化自深圳清华大学研究院，创新技术来自深圳清华大学研究院先进储能材料及器件实验室，该实验室专注于功率型储能器件及上游材料的产业化关键技术研究18年，其中干法电极材料技术积累超过7年。

近期，高工锂电与纳科诺尔董事、常州纳科诺尔董事长兼总经理付博昂先生，清研电子董事长、深圳清华大学研究院储能实验室主任王臣博士，对干法电极在制造瓶颈突破、产业化前景以及当前新能源电池智能装备行业热点等话题进行了深度交流与探讨。

高工锂电：本次纳科诺尔与清研电子强强联手推出干法电极成型覆合一体机是基于怎样的契机？

王臣：清研电子与纳科诺尔的合作可以追溯到2012年。彼时，清研电子正式开启粉体成膜技术的应用基础研究，而纳科诺尔也凭借在高精度锂电池辊压机设备领域的技术积累和产品经验，开始干法超级电容器辊压设备研制。双方进行设备工艺合作于此开始迈上第一个台阶。

2021年，清研电子将粉体干法成膜技术成功应用于超级电容器和锂离子电池的电极制造领域，并于2022年进行了动力电池用干法电极的中试放大研究。为进一步推进干法成膜技术在动力领域的产业化落地，2022年8月，清研电子与纳科诺尔达成深度战略合作。目前，清研电子也在筹建1GWh动力电池用干法电级生产线。

付博昂：本次联合推出干法电极成型覆合一体机，是纳科诺尔与清研电子深度配合开发的研究成果，能够帮助更多下游电池企业解决电极制造段的工艺问题，让其可以进一步加快探索研发干法电池的制造工艺。

按照规划，干法电极成型覆合一体机预计先制造20套，会优先供给具备技术实力、前沿技术研究、储备干法电池包括4680电池、固态电池等革新电池工艺的厂家。

高工锂电：自2019年特斯拉以2.35亿美元高价收购超级电容生产商Maxwell之后，“干法电极技术”在4680上的量产进展一直备受关注。干法电极成型设备的工艺和制造难点在哪，与Maxwell技术有何差异？

王臣：目前行业内并未出现成熟的参照物，干法电极成型覆合一体化设备可谓处于“无人区”，需要完全颠覆认知，自主投入研发探索。同时，干法工艺相较湿法工艺对于辊压设备的工作压力、辊压精度以及均匀度提出更高要求。且干法电极制造工艺较为复杂，需经过多次成型，电极膜、集流体分开收放卷再集合，生产效率较低，且设备的占地面积较大，生产成本较高。

本次合作推出的干法电极成型覆合一体机，解决了电极膜成型以及电极膜与集流体复合一体化工艺难题，通过简化设备减少设备占地面积，提高生产效率，进而降低生产成本。

付博昂：对于辊压技术而言，干法电极成型的难点主要在于如何提高成膜的连续稳定性、厚度一致性和生产效率。干法电极成型覆合一体机通过辊压技术将粉料辊压成厚膜后，经多次热压减薄后收卷或与集流体进行复合，可保证膜片不断带的情况下减薄至指定厚度并提高压实密度。

同时，在知识产权方面，我们已申请干法电极技术核心发明专利8项，经专利事务所分析，公司知识产权体系与Maxwell差异显著，具有独立自主性和原创性，可在欧美市场自由实施 (FTO)。

高工锂电：干法电极制造工艺是对传统湿法制造工艺的颠覆性创新，考虑到现阶段成熟产能的大规模复制，如何看待干法电极的制造装备前景与产业化前景？

付博昂：当前电芯制造的创新主要是围绕电芯形态、结构，以及在此基础上提升生产效率、良率的微创新，在电极制造环节的颠覆性创新基本很少。考虑到动力、储能电池要求进一步实现极致安全、极致性能、极致效率、极致降本，以及面向全球碳中和目标，要求减少电池制造过程中的碳足迹和资源消耗，干法电极制造工艺发展势在必行。

纳科诺尔专注于高精度辊压机行业20余年，技术创新一直处于行业领先水平。在干法工艺路线初见曙光的时候，纳科诺尔也一定要走在前列。对于装备企业而言，循规蹈矩走老路，没有创新没有跳脱思维是不行的。纳科诺尔也希望通过将干法电极成型覆合一体机导入至行业优质企业，通过上下游联动，形成正反馈的循环，为促进新能源行业制造变革带来促进作用。

王臣：从应用场景需求来看，干法电极适配于46系圆柱及全固态电池等新一代电池的制造需求。生产工艺的颠覆性替代并不是一蹴而就的过程，而是会呈现出逐步向上渗透的曲线。

未来全固态电池一定会以干法电极工艺为主，全固态电池中，硫化物电解质对极性有机溶剂极为敏感，同时金属锂容易与溶剂反应，导致膨胀更加严重，传统的 PVDF-NMP 体系粘结强度有限，而干法电极中由PTFE原纤维化构成的二维网络结构，可以抑制活性物质颗粒的体积膨胀，防止其从集流体表面脱落。此外，采用干法电极工艺，固态电池的极片制造过程可以实现完全干燥，消除湿法工艺烘干后溶剂分子的残留问题。

高工锂电：新能源电池辊压技术的成熟会不会对纳科诺尔产生影响，纳科诺尔的竞争壁垒何在？

付博昂：一方面，高技术水平、高工艺标准等技术壁垒是锂电辊压设备行业新进入者的主要壁垒之一。另一方面，研发一代、生产一代、储备一代，是纳科诺尔在细分领域保持前沿技术创新引领的核心思路。

纳科诺尔在辊压设备领域的竞争壁垒，无外乎稳定的技术方案、先进的技术引领、向内挖潜的精益化生产、横向多元化的产品探索。

在稳定的技术方案上，公司持续在锂电池辊压设备的轧辊尺寸、运行速度、辊压精度、智能化程度等方面不断突破，在设备稳定性、保障极片厚度精度等方面保持行业第一梯队水平。

在先进技术方面，公司在热辊、干法电极等新工艺领域处于领先地位。目前来看，热辊技术基本成为行业辊压设备企业的核心竞争力之一，而公司率先于2015年就已经完成全系列加热辊的设计研发。干法电极设备的领先推出同是如此。在复杂的商业环境下，创新技术的研发以及产业化落地先行，是一个公司综合竞争优势的体现。

在精益化生产方面，公司通过跨行业生产借鉴，持续内向挖潜与技术改造，大幅提高生产效率。

在多元化产品探索上，除了本次推出的干法电极成型覆合一体机之外，公司还推出了多功能锂带压延覆合机、压延覆合一体机、单面压延实验机、覆合试验机等新产品。同时，公司也不断向燃料电池、碳纤维、多材料复合、新型材料成型等新型领域延伸。

审核编辑：刘清