手机片img class="sj_xl" src="//www.znpla.com/gngk/v2images/xia.png"/>

扫一扫,手机访问

关于我们 加入收藏
400-810-0069 ?/span>2686

中国粉体网认证电话,请放心拨扒/p>

光年固科(苏州)科技有限公司

1 平/span>金牌会员

已认?/p>

400-810-0069 ?/em>2686
获取底价
提交后,商家将派代表为您专人服务
立即发?/a>
当前位置9/div> 光年固科 > 技术文竟/a>>

等静压技术:破解固态电池规模化生产困局的关键路徃/p>

等静压技术:破解固态电池规模化生产困局的关键路徃/div>

固态电池凭倞/span>高能量密度、长循环寿命和优异安全?/span>,被视为下一代储能技术的核心方向,尤其在电动汽车、电网储能等领域具有广阔应用前景、/span>

01

传统锂电制造的瓶颈


图片

从电极压实现状说赶/span>

锂电池制造需经历电极制备、电芯组装、化成老化等核心步骤,其中电极压实的作用至关重要。传统辊压工艺存在三大难以突破的局限:

1. 规模化落地的技术瓶颇/span>

图片

组件加工与集成难度大,传统工艺无法实现薄电解质、厚复合正极与锂金属负极的均匀致密化,导致电池性能波动、成本高企、/span>

2. 理想结构

图片

需 ‛/span>负极 - 固体电解 - 正极 三层致密超薄组件,各界面紧密贴合以降低阻抗,但不同固体电解质加工特性差异显著(石榴石型需千度以上高温烧结并保 10 小时以上,硫化物、银矿型需室温平板加压)、/span>

3.传统单轴压制缺陷

图片

模具壁摩擦导致材料密度分布不均、孔隙率偏高(如反钙钛矿型电解质孔隙率达 12%),影响离子传输效率与循环稳定性,可能引发内部局部过热、结构失敇/span>,使电池长期停留在实验室小批量制备阶段,难以满足商业化对一致性和成本的要求、/span>

02

等静压技术的核心优势


图片

压力分布、微观结构与性能提升

?/span>NMC622/石墨体系为研究的研究数据为例(DOI: 10.1016/j.device.2024.100370),等静压技术在三大核心维度实现突破9/span>

01

技术核心原琅/span>

基于帕斯卡定徊/span>,通过液体或气体介质向被加工材料施加全方向均匀压力,彻底消除传统工艺的压力梯度问题,为固态电池加工提供新思路、/span>

02

按加工温度的分类及特?/span>

  • 冷等静压'/span>CIP(/span>:以水为压力介质,工作温度约 20℃,压力可达 600MPa,适配温度敏感材料,成本较低、操作简便,是当前固态电池加工的主流选择、/span>

  • 温等静压'/span>WIP(/span>:采用油类介质,温度最 150℃,能在保证材料性能的同时提升致密化效率、/span>

  • 热等静压(HIP(/span>:以氩气为介质,可耐受 2000℃高温,主要用于需要高温烧结的陶瓷类电解质(如石榴石型)、/span>

03

工艺成本与循环时间特炸/span>

三类工艺的设备成本和循环时间呈梯度上卆/span>,其?/span>冶/span>等静压因成本较低、操作简便,成为当前固态电池加工的主流选择、/span>

1024-1.png

? (a)现阶段固态电池中的电解质与电极结合工艺的挑战;(b)单向压处理过后的固态电解质中的应力分布均匀;(c)几种等静压的示意图、/span>

03

在固态电池加工中的优劾/strong>


图片

1. 关键性能突破

图片
  • 密度均匀?/span>:处 2-40 层多层固态电池组件,仅最外层与内层存在不 5% 的压力偏差(传统单轴压制偏差 15%-20%),保障电池各区域离子传输效率一致性,为大规模生产性能稳定性提供支撑、/span>

  • 孔隙率精凅/span>控制:实验数据显示,反钙钛矿型电解质经冷等静压处理后孔隙率从 12% 降至 1.8%,温等静压处理后低至 0.15%,高密度结构可有效抑制锂枝晶生长,提升电池安全性、/span>

  • 界面接触改善:通过压力消除界面空隙,显著降低界面阻抗,部分电池循环寿命可达 1000 次以上、/span>

2.材料适配性广泚/span>

图片
  • 陶瓷类电解质(如石榴石型):热等静压处理可减少烧结母粉浪费,使电解质从不透明变为半透明,晶粒尺寸增大,离子电导率显著提升、/span>

  • 软质电解?/span>(如硫化物、反钙钛矿型):冷等静压和温等静压可在避免材料碎裂的前提下实现致密化,温等静压还能诱导形成特殊棒状晶体结构,优化电化学性能、/span>

3.材料相纯度保際/span>

图片

此外+/span>等静压处理不会破坏固体电解质的相纯度,即使经高温高压处理,固体电解质(如石榴石型)也未出现分解或锂流失现象,保证了材料的本征性能、/span>

04

等静压技术的规模匕/strong>


图片

01

技术经济可行?/span>

  • 市场需求匹酌/span>:预 2040 年全球电动汽车销量将突破5000 万辆,若全部采用固态电池需大规模提升产能,仅需 8-15 台等静压设备即可满足未来电动汽车领域固态电池加工需求,规模化潜力良好、/span>

  • 成本优势:当前主流设备参数下,一台冷等静压设备每年可加工 8320 个批次,单位体积加工成本 534 美元 / 立方米;温等静压和热等静压单位成本虽更高,但在高端产品加工中仍具竞争力;等静压用于固态电池集成的运行成本 0.1-2 万美 / GWh+/span>未来随设夆/span>自动化提升、生产规模扩大,成本可进一步下降、/span>

02

现存挑战

  • 锂金属负极加?/span>:工艺尚未完全成熟,需优化压力介质和工艺参数,避免锂的化学活性引发安全问题、/span>

  • 工艺参数优化:不同材料体系的最佳压 - 温度 - 时间组合需逐一探索,目前多数研究采 200-250MPa 通用压力,缺乏针对性优化、/span>

  • 批处理效玆/span>:虽已显著提升,但与锂离子电池卷对卷生产相比仍有改进空间、/span>

  • 设备投资门槛:等静压设备初始投资较高,对中小企业存在准入门槛、/span>

05

未来展望


图片

1.未来核心研究方向

图片
  • 工艺精准优化:结合原位表征技术和机器学习,建立不同材料体系的工艺参数数据库,实现密度、孔隙率和界面性能的精准调控、/span>

  • 设备迭代升级:开发更大腔体、更高自动化程度的等静压设备,缩短循环时间,降低单位加工成本、/span>

  • 材料与工艺协同创?/span>:针对等静压加工特性,设计更适配的电极和电解质配方(如开发具有特定晶体取向的正极材料),进一步提升电池性能、/span>

1024-2.png

?.(a)电芯到模组示意图;(b)当前市售最先进冷等静压(CIP?温等静压(WIP?热等静压(HIP)设备的典型参数;(c)未 20 年为满足预期电动汽车需求,需加工的固体电解质及电池的预计体积;(d)固体电解质加工的预计成本;(e)考虑不同等静压(ISP)工艺的电池集成预计成本

2.技术延伸应?/span>

图片

可用亍/span>改善钠基固态电池、全固态锂硫电池性能,为多体系储能技术发展提供支撑; ‛/span>电芯到电池包”(cell-to-pack)技术结合,可简化固态电池生产流程,降低整体成本,加速其在电动汽车等终端产品的应用落地、/span>

3. 整体总结

图片

固态电池规模化生产是系统性工程,等静压技术凭倞/span>均匀施压、精准控形、适配性广的优势,成为破解加工瓶颈的关键路径;虽面临工艺优化、成本控制等挑战,但随着研究深入与设备升级,必将在固态电池产业化中发挥不可替代作用,推动新能源储能技术进入新阶段;行业共识指出,固态电池竞争本质是制造技术竞争,等静压技术突破将为固态电池从实验室走向市场奠定基础,为全球能源转型注入强劲动力、/span>



光年固科作为专注全固态电池温等静压机的设备提供商,我们深耔/span>温等静压技术在全固态电池领域的应用研发,精准匹配全固态电池极片、电解质成型等关键工艺需求。凭借设备高压力均匀性、温度稳定性及智能化控制优势,助力客户提升电池能量密度与循环寿命,赋能全固态电池产业化进程。若您需定制化设备解决方案或了解技术细节,欢迎联系我们,共探新能源储能未来、/span>

END



阅读19


留言

写留言


相关产品

更多

固态电池用温等静压设备

型号:GN-WIP-70

面议
三辊?-120T Plus

型号:ZYTR-120T Plus

面议
三辊?-120E-450

型号:ZYTR-120E-450

面议
三辊?-120E-300

型号:ZYTR-120E-300

面议
留言类型9/div>
*姓名9/div>
*电话9/div>
*单位9/div>
Email9/div>
*留言内容9/div>
(请留下您的联系方式,以便工作人员及时与您联系!(/div>