건식 전극 기술 분석

건식 공정은 활성 입자와 전도성제를 균일하게 건식 혼합하고, 바인더를 첨가하고, 바인더 섬유화를 통해 자립형 필름을 형성하고, 마지막으로 이를 전류 집전체 표면에 캘린더링하는 과정을 포함합니다.

건식 공정은 더욱 친환경적이고 확장성이 뛰어납니다. 독성이 있는 NMP(N-메틸피롤리돈)는 습식 공정에서 많은 에너지가 소모되는 재활용이 필요합니다. 무용매 건식 공정은 작업 흐름을 간소화하고, 장비 설치 공간을 줄이며, 대규모 전극 생산을 가능하게 합니다.

2. 더 높은 활성 물질 밀도: 에너지 밀도 20% 증가

PTFE 피브릴화는 습식 전극에 비해 건식 전극의 형태를 더욱 매끄럽게 합니다. 습식 공정에서 용매의 증발은 활물질과 전도성 물질 사이에 공극을 생성하여 압축 밀도를 낮춥니다. 건조 공정 없이 건식 전극은 공극을 제거하여 입자 접촉을 더욱 단단하게 합니다.

• LFP: 2.30g/cm3 → 3.05g/cm3(+32.61%)
• NMC: 3.34g/cm³ → 3.62g/cm³ (+8.38%)
• 흑연 양극: 1.63 g/cm³ → 1.81 g/cm³ (+11.04%)

부피당 활성 물질 함량이 높을수록 에너지 밀도가 높아집니다.

동일한 조건에서 건전지는 20% 더 높은 에너지 밀도를 달성합니다. 맥스웰 데이터에 따르면 건전지는 300Wh/kg을 초과하며, 500Wh/kg까지 도달할 수 있습니다.

건식 전극은 더 큰 두께 제한(습식 전극은 160µm, 30µm~5mm)을 지원하여 면적 용량과 다양한 활성 물질과의 호환성을 향상시킵니다.

습식 공정에서는 500회 사이클 동안 활성 입자에 내부 응력이 축적되어 단면 균열이 발생하고, 이는 배터리 성능을 저하시킵니다. 건식 공정에서는 피브릴 네트워크가 활성 물질을 코팅하여 500회 사이클 후에도 구조적 무결성을 유지하고 표면 균열을 최소화합니다. 또한, 메시 구조는 활성 물질의 팽창을 억제하고, 입자가 집전체에서 분리되는 것을 방지하며, 안정성과 전기적 성능을 향상시킵니다.

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