在新能源儲(chǔ)能領(lǐng)域，鋰離子與鈉離子電池憑借高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命等優(yōu)勢(shì)，已成為電動(dòng)汽車(chē)、便攜式電子設(shè)備及大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的核心動(dòng)力來(lái)源，而電極材料作為電池性能的關(guān)鍵決定因素，其微觀(guān)結(jié)構(gòu)、成分均勻性及規(guī)模化制備能力直接影響電池的離子傳輸效率、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性與生產(chǎn)成本。噴霧干燥技術(shù)作為一種高度適應(yīng)性強(qiáng)且可擴(kuò)展的材料合成方法，通過(guò)將液體前驅(qū)體快速霧化干燥實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒形態(tài)的精準(zhǔn)調(diào)控，近年來(lái)在電池電極材料制備中得到廣泛應(yīng)用，從研究熱度來(lái)看，與鋰離子、鈉離子電池電極材料噴霧干燥相關(guān)的出版物數(shù)量自 2000 年以來(lái)呈現(xiàn)持續(xù)增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，充分反映出該技術(shù)在儲(chǔ)能材料領(lǐng)域的重要性日益凸顯，其獨(dú)特的工藝特性也使其成為連接實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新與工業(yè)化生產(chǎn)的關(guān)鍵橋梁，為高性能電極材料的規(guī)模化制備提供了有效解決方案。

噴霧干燥技術(shù)的核心是將含有電極材料前驅(qū)體的溶液或懸浮液，通過(guò)霧化裝置分散為微米級(jí)甚至納米級(jí)的微小液滴，隨后與高溫干燥介質(zhì)（通常為空氣或氮?dú)猓┰诟稍锸抑锌焖俳佑|，液滴在短時(shí)間內(nèi)完成溶劑蒸發(fā)，形成具有特定形貌和結(jié)構(gòu)的固體粉末顆粒，最終通過(guò)分離裝置收集得到產(chǎn)品。典型的噴霧干燥系統(tǒng)采用并流配置，干燥介質(zhì)與霧化液滴同向流動(dòng)，具有干燥效率高、顆粒溫度低等優(yōu)勢(shì)，可有效避免電極材料前驅(qū)體在干燥過(guò)程中發(fā)生成分劣化，而雙流體噴嘴作為目前應(yīng)用廣泛的霧化裝置，通過(guò)壓縮氣體與液體前驅(qū)體的協(xié)同作用，能實(shí)現(xiàn)液滴的均勻分散，為顆粒形態(tài)的精準(zhǔn)控制提供保障。整個(gè)工藝體系中，前驅(qū)體體系配制、設(shè)備參數(shù)調(diào)控和后處理流程設(shè)計(jì)是三個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)：前驅(qū)體的性質(zhì)直接決定最終電極材料的性能，其配制需重點(diǎn)關(guān)注溶劑選擇、固含量控制及功能組分整合，可根據(jù)電極材料特性選擇水溶液（如 Na?V?(PO?)?F?前驅(qū)體制備）或有機(jī)相溶劑（如硅電極材料常用的乙醇懸浮液）作為分散介質(zhì)，還可預(yù)先添加碳納米管、碳纖維等導(dǎo)電碳材料實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)的原位構(gòu)建；噴霧干燥的工藝參數(shù)對(duì)顆粒形態(tài)影響顯著，干燥溫度需根據(jù)溶劑沸點(diǎn)及前驅(qū)體熱穩(wěn)定性合理設(shè)定，既要保證溶劑快速蒸發(fā)又要避免前驅(qū)體分解，霧化速率直接決定液滴尺寸進(jìn)而影響最終粉末的粒徑分布，通過(guò)優(yōu)化溶劑的粘度、表面張力等特性還能進(jìn)一步改善液滴霧化效果，提升顆粒均勻性；噴霧干燥得到的初級(jí)粉末通常需要經(jīng)過(guò)后續(xù)處理，常見(jiàn)的后處理工藝包括熱處理（如在空氣或氮?dú)夥諊碌臒Y(jié)）、研磨細(xì)化及二次噴霧干燥復(fù)合等，例如 Co?O?和 CoO/C 碳復(fù)合粉末的制備，就需經(jīng)過(guò)溶液噴霧 - 干燥 - 氮?dú)鉄崽幚?- 研磨 - 懸浮噴霧 - 干燥 - 針對(duì)性熱處理（空氣中制備 Co?O?，氮?dú)庵兄苽?CoO/C）的多步流程，通過(guò)工藝協(xié)同實(shí)現(xiàn)對(duì)材料物相結(jié)構(gòu)與微觀(guān)形貌的精準(zhǔn)調(diào)控。

借助上述工藝，噴霧干燥技術(shù)可制備出多種類(lèi)型的高性能電極材料并賦予其優(yōu)異的結(jié)構(gòu)特性。在單一活性物質(zhì)電極材料制備方面，采用水溶液為分散介質(zhì)、通過(guò)雙流體噴嘴霧化制備的 Na?V?(PO?)?F?前驅(qū)體顆粒，呈現(xiàn)出均勻的球形形貌，以乙醇為溶劑的硅懸浮液經(jīng)噴霧干燥后，也能形成具有良好分散性的硅基顆粒，這些顆粒憑借可控的粒徑分布和致密的結(jié)構(gòu)，為離子傳輸提供了穩(wěn)定通道。為解決電極材料導(dǎo)電性差的問(wèn)題，噴霧干燥技術(shù)還可實(shí)現(xiàn)活性物質(zhì)與碳材料的均勻復(fù)合，在 Na?V?(PO?)?F?前驅(qū)體溶液中加入碳納米管后，經(jīng)噴霧干燥得到的復(fù)合顆粒仍保持良好的球形形貌，碳納米管均勻分散于顆粒內(nèi)部，構(gòu)建起連續(xù)的導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，而硅 / 碳納米管復(fù)合微球的 SEM 圖像顯示，碳納米管的引入有效緩解了硅顆粒在充放電過(guò)程中的體積膨脹，其體積穩(wěn)定性顯著優(yōu)于原始硅納米顆粒。此外，通過(guò)引入有機(jī)模板，噴霧干燥技術(shù)還能制備具有特定多孔結(jié)構(gòu)的電極材料，進(jìn)一步優(yōu)化離子傳輸路徑，Li?Ti?O??噴霧干燥顆粒經(jīng)空氣熱處理分解有機(jī)模板后，可形成不同結(jié)構(gòu)的多孔微球：以 3wt% 纖維素為模板得到納米多孔微球，以聚苯乙烯珠為模板形成大孔結(jié)構(gòu)（圖 5 中），而碳纖維模板則賦予材料獨(dú)特的通道結(jié)構(gòu)，這些多孔結(jié)構(gòu)不僅提升了離子傳輸效率，還為材料體積變化提供了緩沖空間。

噴霧干燥技術(shù)之所以能在電池電極材料制備中得到廣泛應(yīng)用，源于其多方面的核心優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電極材料顆粒形態(tài)、粒徑分布及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)調(diào)控，通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)可制備出球形度高、成分均勻的粉末材料，這種結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)使電極在涂覆過(guò)程中具有更好的流動(dòng)性和堆積密度，有利于形成均勻致密的電極膜層；通過(guò)對(duì)顆粒微觀(guān)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，噴霧干燥制備的電極材料展現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能，規(guī)則的球形形貌和可控的孔隙結(jié)構(gòu)加速了離子擴(kuò)散，碳材料的原位復(fù)合提升了電子傳導(dǎo)效率，而多孔結(jié)構(gòu)則緩解了充放電過(guò)程中的體積膨脹，從而顯著改善電池的倍率性能和循環(huán)穩(wěn)定性；同時(shí)，噴霧干燥技術(shù)具有連續(xù)化生產(chǎn)特點(diǎn)，設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定且易于放大，能夠滿(mǎn)足工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)需求，與傳統(tǒng)固相合成等方法相比，該技術(shù)流程短、能耗低，可實(shí)現(xiàn)多組分材料的一步合成，有效降低了電極材料的生產(chǎn)成本；此外，該技術(shù)適用于多種電極材料體系的制備，無(wú)論是鋰離子電池的 Li?Ti?O??、Co?O?等活性物質(zhì)，還是鈉離子電池的 Na?V?(PO?)?F?等材料，均可通過(guò)噴霧干燥技術(shù)實(shí)現(xiàn)高效合成，同時(shí)還支持復(fù)合體系、多孔結(jié)構(gòu)等多樣化材料設(shè)計(jì)，為新型電極材料的研發(fā)提供了靈活的工藝平臺(tái)。

盡管?chē)婌F干燥技術(shù)在電池電極材料制備中具有顯著優(yōu)勢(shì)，但仍面臨一些挑戰(zhàn)：部分高活性前驅(qū)體在霧化干燥過(guò)程中易發(fā)生團(tuán)聚或結(jié)構(gòu)坍塌，影響產(chǎn)品性能；工藝參數(shù)與材料結(jié)構(gòu)、電化學(xué)性能之間的構(gòu)效關(guān)系仍需進(jìn)一步量化研究；工業(yè)化生產(chǎn)中如何實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)的精準(zhǔn)控制，以保證產(chǎn)品一致性，這些都是需要持續(xù)攻克的問(wèn)題。未來(lái)，噴霧干燥技術(shù)的發(fā)展方向可聚焦于以下方面：開(kāi)發(fā)新型霧化裝置以實(shí)現(xiàn)更細(xì)液滴的均勻分散；構(gòu)建智能化工藝控制系統(tǒng)，通過(guò)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與反饋優(yōu)化工藝參數(shù)；結(jié)合綠色溶劑體系與低能耗干燥技術(shù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好型生產(chǎn)；拓展該技術(shù)在復(fù)合電極材料、全固態(tài)電池電極材料等新興領(lǐng)域的應(yīng)用，為高性能儲(chǔ)能器件的發(fā)展提供更有力的技術(shù)支撐。