【原创】等静压or辊压?全固态电池生产关键工艺装备待解之谜


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[导读]在全固态电池产业化中哪种工艺更受青睐?

www.188betkr.com 讯超高压压制工艺是全固态电池生产中必需的一个工艺。目前,施加高压的设备包括温等静压机(WIP)和辊压机,WIP是通过在密闭条件下,利用液体或气体不可压缩和均匀传递压力的性质、支持从各个方向对加工件进行均匀加压;辊压机是通过辊轮进行压制和层压,保证厚度均匀一致,并实现连续生产。


这两种压制工艺哪一种更有优势?在全固态电池产业化中哪种工艺更受青睐?


2024年11月,本田在公布其全固态电池的示范生产线时表示,基于常规的液态锂离子电池生产工艺,本田全固态电池生产工艺采用辊压技术,有助于增加固体电解质层的密度,这一工艺适用于生产全固态电池,并使连续压制成为可能。随着辊压技术的采用,本田将努力提高电解质和电极之间的界面接触程度,并提高整体生产率。


本田压辊过程


今年6月据韩媒报道,三星SDI正在将固态电池制造中必不可少的温等静压机(WIP)转移到辊压机。三星SDI正在加强对后续工艺设备的开发和投资,以弥补辊压机技术容易使材料容易断裂的缺点。然而2024年1月曾有媒体报道三星SDI是等静压技术的推崇和应用者,称其当时正在固态电池产线中测试采用温等静压机。


韩媒还提及,不仅三星SDI,LG Energy Solution和SK On也在开发使用WIP和辊压技术的固态电池。LG Energy Solution在其固态电池中试生产线中引入了WIP设备。SK On正在开发自己的固态电池,并与美国Solid Power合作,共同研发WIP和辊压方法。现代汽车公司也建立了一条固态电池试验线,并使用WIP实施了超高压工艺。


国联汽车动力电池研究院的研究人员认为,辊压作为最常见的致密化方法,尤其适用于锂离子电池的生产,因其具备较高的通量和易于扩展性。然而,对于全固态电池而言,所需的致密化压力远高于锂离子电池,通常需要超过300 MPa的压力,这可能会导致固态电解质和电极层的不均匀性,甚至发生裂纹。而等静压技术适用于任何尺寸的全固态电池,可以在所有方向上均匀施加超高压力,以致密化全固态电池。但是,等静压相对较高的成本和较长的加工时间限制了其在全固态电池大规模生产中的应用。


全固态电池与传统锂电池的生产工艺装备究竟是否兼容?


一派的专家认为,全固态锂电池的生产设备虽然与传统锂离子电池电芯生产设备有较大差别,但从客观上看不存在革命性的创新,可能80%的设备可以延续锂离子电池的生产设备,只是在生产环境上有了更高的要求,需要在更高级别的干燥间内进行生产。


同时,也有产业界的专家认为:电芯的产线工艺革命是必然的,因为材料都不一样,如果是用传统液态锂电池已有的产线做全固态电池,一定做不好,一定没有革命性的成果。因此,全固态电池的设备创新、工艺创新是必经之路。


全固态电池产业化可以看作是一次从材料体系到电池结构到制程工艺的全面升级。而目前的全固态电池不仅材料体系尚未成型、而且产线设备也不完备,全固态电池产业链或仍处于混沌状态。


参考来源:

[1]www.188betkr.com :全固态锂电池,不是你想的那样

[2]段羿等:硫化物基全固态电池难点与挑战,国联汽车动力电池研究院有限责任公司



(www.188betkr.com 编辑整理/平安)

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作者:平安

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