固态锂电池的应用领域和制备工艺讲解

全固态锂二次电池的容量划分及其应用领域和制备工艺

 

由于缺乏大规模生产和工艺部门的不成熟，我用同行的文章来描述这个制造过程。从全固态锂二次电池的形态来看，可分为薄膜型和大容量型两大类。全固态锂电池的核心封装技术相似，主要区别在于电极和电解质隔膜的制备。

 

在薄膜全固态锂二次电池的基底上，按正极、电解液和负极的顺序依次制备成薄膜，最后密封成电池。在制备过程中，应采用相应的技术制备电池薄膜层。一般来说，负极材料多为锂，采用真空热汽相沉积（vd）方法制备。可通过射频溅射（RFS）、射频磁控溅射（RFM）等多种溅射技术制备包括氧化物在内的电解质和正极的负极。目前，三维打印技术也在研究中。薄膜的制备。

 

大容量全固态锂二次电池由于其应用范围广、市场容量大，需要能够快速、低成本地制备。目前广泛应用于液体锂离子电池的高速挤压镀膜或喷涂技术可供参考。基于聚合物固体电解质的高容量全固态锂二次电池的制备接近现有锂离子电池的绕制过程。然而，考虑到目前无机固体电解质膜的柔韧性较差，叠层工艺在制备全固态锂二次电池中的应用更为广泛。至于电解液与正负隔膜重叠后的具体制备，或电解液与正极复合层采用双层或多层一次性涂层制备，更适合大规模生产的技术路线还需进一步研究。

 

 

虽然全固态锂离子二次电池的生产设备与传统的锂离子电池生产设备有很大的不同，但客观上没有革命性的创新。80%的设备有可能继续生产锂离子电池生产设备，但对生产环境要求较高，需要在较高的干燥室（全线露点在40℃以下）生产。对于拥有空气敏感储能装置或材料的企业，如超级电容器、锂离子电容器、镍钴铝、预锂、钛酸锂等，制造环境可以兼容，但相应的生产环境成本明显增加。

 

在制备工艺方面，鉴于目前固态电解质膜的柔韧性较差，固态电池的组装比卷绕工艺更倾向于叠层，但细分工艺是未知的；就制造设备而言，虽然固态电池与传统锂离子电池有很大的区别，但根本没有区别，只需要在涂层、包装等工艺上定制设备，制造环境需要在要求更高的干燥室内进行。

全固态锂二次电池展望

 

目前，新能源汽车的发展已明显上升到国家战略高度，其中动力电池是新能源汽车最关键的核心部件，其关键程度可见一斑。根据中国节能与新能源汽车技术路线图，2020年纯电动汽车动力电池能量密度目标为300wh/kg，2025年为400wh/kg，2030年为500wh/kg。公开数据显示，目前采用三元正极材料和石墨负极材料的液体电解质动力锂离子电池的能量密度极限约为250wh/kg。采用硅基复合材料代替纯石墨作为负极材料。液态电解质动力锂离子电池的能量密度可以达到300wh/kg，上限约为350wh/kg（已经在特斯拉3型车上）。采用松下21700电池，正极采用NCA三元材料，负极采用硅基复合材料，能量密度已超过300Wh/kg。国内一些企业推出了300wh/kg的样品电池。

目前，在界面电阻降低，金属锂高容量、高倍率和低体积变化的解决方案，以及兼具离子电导和机械特性的固态电解质膜的成熟制备技术等方面尚缺乏有效的解决方案。