能源部橡树岭国家实验室的实验表明，干电池制造工艺具有显著的好处。该工艺不但消除了溶剂，同时显示出提供耐用电池的希望，减少了非活性元素的重量，并且能够在使用后保持高能量存储容量。这些改进可以促进电动汽车的广泛采用，有助于减少碳排放和实现气候目标。这项研究发表在《化学工程杂志》上。

干法加工是一种相对较新的替代方案，可以节省工厂占地空间以及时间、能源、废物处理和启动费用。ORNL和行业合作伙伴Navitas Systems探讨了干法工艺如何影响电池材料的结构及其电化学性能。当锂离子在阴极和阳极之间移动时，电池会产生能量。该团队专注于电极干加工策略，包括将干粉与粘合剂混合，然后压实材料以改善颗粒之间的接触。这种策略可以通过关注某些材料或混合方法应用于阳极和阴极。

在Navitas制造出电极后，由李建林和陶润明领导的ORNL研究人员在不同时间段内测量了它们在不同条件下的电化学性能。ORNL团队能够对干加工电极的降解方式达成新的理解。

研究结果显示，使用干式工艺制造的电池在长期使用后显示出保持容量的“卓越”能力。研究人员发现，干法电池是“化学上非常理想的”，因为它们的结构允许锂离子在阳极和阴极之间更直接地移动。电极更厚以允许更高的能量负载，同时减少了会增加尺寸和重量的非活性成分。

陶说：“电极中有更多的活性物质。即使经过循环，也很少有裂缝。”这两个优点反映了高能量密度和良好的长期可循环性。该电极可以很好地弯曲，表现出优异的机械强度和大规模生产电池所需的卷绕能力。

干法工艺可以为制造商和供应链提供多种好处：它与当前最先进的电极制造设备高度兼容，同时其减少的环境影响使电池厂适合在更多地方使用。

Navitas的技术负责人兼首席研究员Bryan Steinhoff说：“干法加工可以消除目前大规模电池生产所需的涂层和溶剂设备。使用干法加工，可以减少多达40%或50%的占地面积，节省数亿美元。”

研究的下一步是稳定将阳极组件连接到薄金属集电器上的材料。李说：“这个项目的主要目标是开发或确定一种更好的干法粘合剂，因为目前的粘合剂对阳极环境来说不是很稳定。”该团队还致力于减少炭黑的含量，这种材料可以保持电池的导电性，但会降低其能量密度。

ORNL和Navitas的研究人员继续改进该工艺，以提高电化学性能，平衡较厚电极的优点和缺点。