干法電極涂布工藝在固態(tài)電解質(zhì)領(lǐng)域的應(yīng)用探討
傳統(tǒng)涂布技術(shù)在固態(tài)電解質(zhì)領(lǐng)域面臨的挑戰(zhàn)
一方面,固態(tài)電池受到涂布疊片制造工藝和制造裝備的限制,面臨生產(chǎn)流程長、成本高、性能低等問題;另一方面,市場對固態(tài)電池提出了新的要求:長續(xù)航、安全性高、價格合理。
固態(tài)電解質(zhì)的制造精度,一直是固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化制造面臨的重大挑戰(zhàn)之一。全固態(tài)電池內(nèi)部固態(tài)電解質(zhì)層與電極層之間的固固界面存在接觸不良、不穩(wěn)定的問題,由于缺乏電解液浸潤,傳統(tǒng)的涂布疊片工藝下,層與層之間無法緊密、牢固貼合,可能會隨著電池內(nèi)部放熱體積變化發(fā)生脫層。此外,解決高界面抗阻問題也是制造高能量密度全固態(tài)電池關(guān)鍵。
固態(tài)電解質(zhì)新材料和配方應(yīng)用
固態(tài)電池可分為聚合物固態(tài)電池、氧化物固態(tài)電池、硫化物固態(tài)電池及薄膜固態(tài)電池等不同的電池體系。
各大高校、科研院所對固態(tài)電池新材料研發(fā)的兩個主要路線是氧化物和硫化物,前者進展最快,后者發(fā)展?jié)摿ψ畲蟆牟牧隙丝矗虘B(tài)電解質(zhì)具有更穩(wěn)定、更安全、電化學(xué)窗口寬等性質(zhì),可以兼容高比容量的正負極,如高電壓正極、富鋰錳基、硅負極、鋰金屬負極等材料。
新材料的研發(fā),推進新配方的發(fā)展,市場亟待技術(shù)升級和能替代現(xiàn)有技術(shù)路線的應(yīng)用。由于固態(tài)電解質(zhì)材料含稀有金屬,成本顯著高于液態(tài)電池,因此對生產(chǎn)工藝、成本和質(zhì)量控制提出了更嚴苛的要求。
工藝迭代方向:干法工藝
如果說研發(fā)是大腦,制造是四肢,工藝就是承上啟下的腰部力量,能夠滿足產(chǎn)品設(shè)計材料需求和實現(xiàn)大規(guī)模制造的可能性,是鋰電池制造的核心。更早了解工藝,更早了解基礎(chǔ)性的材料應(yīng)用,才能真正開發(fā)出核心制造,形成新裝備制造體系的新產(chǎn)品。
整個固態(tài)電池的生產(chǎn)流程中,電解質(zhì)成膜工藝是關(guān)鍵。不同的工藝會影響固體電解質(zhì)膜的厚度和離子導(dǎo)電率,目前主流有干法工藝和濕法工藝兩大類。
固態(tài)鋰電池濕法制備工藝需要依賴大量設(shè)備、場地和資源投入,增加了固態(tài)電池研發(fā)制造的成本和難度。基于以上問題,干法工藝具有提升效率、降低成本的優(yōu)勢,或成為未來新一代涂布解決方案。
干法技術(shù)是無溶劑的生產(chǎn)技術(shù),目前主要包括干法單向拉伸和雙向拉伸兩種工藝,利用高剪切或/和高壓加工將正負極材料與粘結(jié)劑等混合,電極膜形成結(jié)構(gòu)更厚,粘結(jié)劑以纖維狀態(tài)存在,不阻礙電子和離子傳導(dǎo),節(jié)省材料、時間、人工成本。
善營新一代全數(shù)字化智能化涂布解決方案
設(shè)備是產(chǎn)品制造的核心,善營新一代全數(shù)字化智能化涂布解決方案,滿足高速、連續(xù)、不間斷、產(chǎn)品高質(zhì)量的要求。全數(shù)字化涂布精度閉環(huán)控制,應(yīng)用于固態(tài)電解質(zhì)成膜、極片表面固態(tài)電解質(zhì)涂布、制備金屬鋰負極及半固態(tài)補鋰設(shè)備,干法實現(xiàn)厚極片工藝。能耗小,臥式、立式兩種形式,占地面積小,無溶劑,滿足環(huán)保要求。
固態(tài)電解質(zhì)涂布設(shè)備是新能源材料研發(fā)測試、固態(tài)電池制程的關(guān)鍵一環(huán),善營以創(chuàng)新引領(lǐng)發(fā)展,為企業(yè)提供化繁為簡的解決方案。


