Vastestofbatterijen en vloeibare batterijen hebben veel overeenkomsten in productieprocessen. Het productieproces van elektrodeplaten is bijvoorbeeld gebaseerd op het mengen van slurry, coaten en kalanderen. Na het snijden worden de lipjes gelast en PACK (batterijpakketten worden in groepen verwerkt). Er zijn echter ook enkele verschillen.
Er zijn drie kernverschillen:
1) Composietkathodematerialen voor solid-state batterijen. Een mengsel vanvaste elektrolyten kathode-actief materiaal wordt gebruikt als samengestelde kathode.
2) Verschillende methoden voor het toevoegen van elektrolyten. Vloeibare batterijen vullen elektrolyt in de batterij nadat de lipjes zijn gelast en verpakt. Naast het vormen van een composietkathode met het actieve kathodemateriaal, moeten ook vaste elektrolyten opnieuw op de gewalste composietkathode worden gecoat.
3) Vloeibare lithium-ionbatterijelektroden kunnen worden gecombineerd door opwikkelen of stapelen. Vastestofbatterijen worden meestal in stapelvorm verpakt omdat hun vaste elektrolyten, zoals oxiden en sulfiden, een slechte taaiheid hebben.
De kerntechnologie van vaste elektrolyt is filmvorming, die kan worden onderverdeeld in droge processen, natte processen en andere processen.
De kerntechnologie van de productie van solid-state batterijen is devaste elektrolytfilmvormingsproces. Het filmvormingsproces van elektrolyt zal de dikte en de daarmee samenhangende eigenschappen van elektrolyt beïnvloeden. Als de dikte te dun is, zullen de mechanische eigenschappen relatief slecht zijn, wat gemakkelijk schade en interne kortsluiting kan veroorzaken. Als de dikte te dik is, zal de interne weerstand toenemen. Omdat het elektrolyt zelf geen actieve stoffen bevat, wordt de energiedichtheid van batterijcellen en -systemen verlaagd.
Natte filmvormingsproces:
Vormondersteunde filmvorming, geschikt voor polymeer- en composietelektrolyten, giet de vaste elektrolytoplossing in de mal en verkrijg de vaste elektrolytfilm nadat het oplosmiddel is verdampt.
De vorming van positieve elektrodesteunfilms is geschikt voor anorganische en samengestelde elektrolytfilms. De vaste elektrolytoplossing wordt direct op het positieve elektrodeoppervlak gegoten en nadat het oplosmiddel is verdampt, wordt een vaste elektrolytfilm gevormd op het positieve elektrodeoppervlak.
De door het skelet ondersteunde film is geschikt voor composietelektrolytfilm. De elektrolytoplossing wordt in het skelet geïnjecteerd en nadat het oplosmiddel is verdampt, wordt een vaste elektrolytfilm met skeletondersteuning gevormd, die de mechanische sterkte van de elektrolytfilm kan verbeteren.
De kern van het natte proces is de selectie van lijmen en oplosmiddelen. De oplosmiddelen zijn gemakkelijk te verdampen en hebben een goede oplosbaarheid en chemische stabiliteit voor elektrolyten.
De nadelen van het natte proces zijn dat de oplosmiddelen giftig kunnen zijn, dat de totale kosten relatief hoog zijn en dat als het oplosmiddel onvolledig verdampt, de ionische geleidbaarheid van de elektrolyt kan worden verminderd.
Droog filmvormingsproces:
Meng devaste elektrolyten het bindmiddel, maal ze en dispergeer ze, en breng het gedispergeerde mengsel onder druk (verwarmen) om een mengsel te bereidenvaste elektrolytfilm. Bij deze methode worden geen oplosmiddelen gebruikt en zijn er geen oplosmiddelresten. Het nadeel van de droge methode is dat de elektrolytfilm relatief dik is en omdat deze geen actieve stoffen bevat, zal dit de energiedichtheid van de vastestofbatterij verminderen.
Andere filmvormingsprocessen:
Inclusief chemische, fysische, elektrochemische dampafzetting en andere methoden. Dergelijke processen zijn relatief duur en geschikt voor dunnefilmbatterijen die volledig uit vaste stoffen bestaan.
Er zijn veel methoden voor het vormen van filmvorming door vaste elektrolyten. Polymeren, sulfiden en oxiden kunnen op basis van hun eigen kenmerken het meest geschikte filmvormingsproces volgen.
(1) Vaste polymeerelektrolyten hebben de beste verwerkingsprestaties en de sterkste procescompatibiliteit. Behalve het feit dat ze niet kunnen worden gegranuleerd en niet geschikt zijn voor de afzettingsmethode, kan de vorming van vaste polymeer-elektrolytfilms worden bereikt door droog kalanderen, droog spuiten, extrusie, tape-gieten en infiltratie.
(2) Sulfide is niet geschikt voor extrusie bij hoge temperaturen en afzetting van kleine afmetingen vanwege de slechte luchtstabiliteit. Andere processen zoals walsen en spuiten kunnen worden gebruikt voor de vorming van een vaste sulfide-elektrolytfilm.
(3) Oxiden hebben keramische eigenschappen en zijn zeer bros, dus moeten ze tot films worden gevormd door deeltjesafzetting en sinteren te combineren, of door te gieten onder oplossingsmengomstandigheden.
Halfvaste batterijen zijn compatibel met traditionele productieprocessen voor lithiumbatterijen, en productieapparatuur is in principe compatibel met lithiumbatterijen. Er is alleen de toevoeging nodig van een nieuwe productielijn voor halfvaste afscheiders, en de productieapparatuur is compatibel met de apparatuur voor afscheiders van vloeibare batterijen.
Halfvaste batterijen vereisen dat de scheiders een grotere poriegrootte en hogere sterkte hebben en een nat proces plus coatingproces gebruiken.
Vergeleken met traditionele batterijen is er geen duidelijke procesverandering in de scheiders van halfvaste batterijen en kunnen de parameters worden aangepast. Omdat halfvaste batterijen echter de ionengeleiding moeten verbeteren, hebben de scheiders een grotere poriegrootte en een hogere sterkte nodig, dus is een nat rek- en coatingproces vereist.
Bovendien is de vraag naar scheiders per eenheid voor halfvaste batterijen niet veranderd.
