固態電池中正極和負極成分的混合和漿化工藝是制造這些先進儲能設備的關鍵步驟。與傳統液體電解質電池相比,固態電池具有更高的能量密度、更高的安全性和更長的使用壽命。爲確保最佳性能和可靠性,此工藝的要求非常嚴格。以下是壹些琅菱對固態電池勻漿效果及關鍵要求和注意事項:
6大核心關鍵要求及痛點
1. 均勻混合:
同質性:實現電極材料(活性材料、導電添加劑和粘合劑)的均勻混合至關重要。不均勻性會導致電流分布不均勻和電池性能下降。
粒度分布:壹致的粒度分布對于確保均勻的填充密度和最大限度地減少空隙是必不可少的,空隙會影響離子電導率和機械穩定性。
2. 材料兼容性:
化學兼容性:所有成分必須彼此化學兼容並與固體電解質兼容,以防止發生不良反應。
熱穩定性:成分在電池工作溫度下應具有熱穩定性,以避免降解。
3. 溶劑和粘合劑選擇:
溶劑使用:選擇適當的溶劑(如果使用),這些溶劑可以充分分散材料,並且可以在幹燥過程中完全去除而不會留下殘留物。
粘合劑有效性:粘合劑必須有效地將電極材料粘附到集電器和固體電解質上。它們應提供機械強度而不妨礙離子電導率。
4. 漿料粘度和流變性:
受控粘度:漿料必須具有易于處理和塗覆到集電器或固體電解質層上的粘度。
流變性:適當的流變行爲可確保漿料均勻分布並在應用後保持均勻的厚度。
5. 混合設備:
高剪切攪拌機:通常需要確保徹底混合和分解漿料中的團聚物。
行星攪拌機:這些可以提供必要的剪切力,以實現納米和微米級顆粒的均勻分散。
6. 工藝環境:
潔淨室條件:爲防止汙染,混合過程可能需要在潔淨室環境中進行。
受控氣氛:可能需要惰性氣氛(例如氩氣或氮氣)以防止敏感材料氧化或吸濕。
正極和負極材料的注意事項
1. 正極(陰極)材料:
活性材料:常見材料包括锂金屬氧化物(例如 LiCoO₂、LiFePO₄)。
導電添加劑:通常會添加炭黑、碳納米管或石墨烯來增強電導率。
固體電解質集成:確保與固體電解質的良好接觸和兼容性。
2. 負極(陽極)材料:
活性材料:常見材料包括锂金屬、矽或石墨。
固體電解質集成:與陰極類似,確保與固體電解質的良好接觸至關重要。
正極和負極材料痛點和解決方案
1. 納米材料的分散:
痛點:實現納米級導電添加劑和活性材料的均勻分散。
解決方案:使用表面活性劑或分散劑以及高能混合技術,如琅菱智能的雙行星勻漿系統、高效勻漿系統、雙螺杆連續勻漿系統。
2. 溶劑去除:
痛點:確保完全去除溶劑,以避免殘留物影響電池性能。
解決方案:優化幹燥工藝,如真空幹燥,確保溶劑徹底蒸發。
3. 粘合劑分布:
痛點:確保粘合劑在整個漿料中均勻分布。
解決方案:選擇具有合適溶解度和粘度特性的粘合劑,並充分混合。
固態電池電極的混合和漿料化工藝需要對各種參數進行細致控制,以確保最終産品符合性能和可靠性標准。通過注重均勻混合、材料兼容性、適當的溶劑和粘合劑使用、控制漿料粘度以及正確的混合設備,制造商可以生産出具有卓越特性的高質量固態電池。通過創新解決方案應對挑戰並保持嚴格的過程控制是實現固態電池生産預期結果的關鍵。