固态电池制备流程简述——高压成就精良电池

新威研选
2024.07.15 10:01:28


固态电池具备广阔的应用前景,首先就是它具备高能量密度,可以达到400wh/kg以上,是现有液态电池的两倍。这意味着固态电池能够为电动汽车等设备提供更长的续航里程,满足市场对高性能电池的需求。其次是更高的安全性,固态电池使用固态电解质替代易燃的液态电解液,从而大幅降低了电池自燃、爆炸的风险。此外,固态电解质具有更高的机械强度和化学稳定性,能够更好地抵抗电池内部的机械应力和化学反应,进一步提高了电池的安全性。尽管固态电池的发展也面临一些挑战,如生产成本较高、性能仍需进一步提高、固态电解质阻碍了离子在材料中移动的能力等。但总的来说,固态电池具有无限的潜力。


接下来给大家简单介绍下固态电池的制备步骤:

一、材料准备与处理

根据电池的性能要求,选择合适的材料,如电极材料、导电添加剂等,进行相应的处理,以保证其质量和稳定性。对于电极材料,通常需要对其进行研磨、混合、干燥等处理,以确保其粒度、纯度、分散性等符合要求。

二、电极制备

①电极的制备通常采用涂布、辊压等方法。将电极材料与导电添加剂混合均匀后,涂布在集流体上。

②涂布完成后,进行干燥、热处理等操作,以形成具有一定厚度和结构的电极。在电极制备过程中,需要注意控制各种参数,如涂布速度、温度、压力等,以保证电极的结构和性能符合要求。

三、固态电解质制备

①电解质的制备通常采用固相法、沉淀法、水热合成法、溶胶凝胶法等方法。再经过干燥、热处理等操作,得到具有一定结构和性能的电解质。在电解质制备过程中,同样需要注意控制各种参数,如温度、压力等,以保证电解质的结构和性能符合要求。

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LLZO粉末

图1 LLZO粉末


四、电芯组装

以亚琛工业大学研究机构PEM的聚合物固态电池制备工艺为例,正极和固态电池电解质材料的制备可以平行进行。通过高温熔化和返混挤出的过程形成正极和电解质浆料。然后,两种浆料通过一起挤出的方式,分别叠加在正极集流体材料上。之后,再将金属锂压制成浆料后涂布在电解质材料的表面,形成集流体-正极材料-固态电解质-锂负极的混合多层电芯。

五、压实与封装

通过辊压法,把多层电芯压实。然后,将制备好的电芯裁剪成固定尺寸,依照不同需求,将电芯依照串并联的方式叠放在一起。之后,对叠放好的电芯进行压实和封装。

六、化成循环

经过化成工序,使电池内部发生化学反应,形成稳定的SEI膜,提高电池的性能和稳定性。

七、测试与评级

最后,对电池进行测试和评级,包括容量测试、循环寿命测试、安全性测试等,以确保电池的性能和质量符合要求。

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