Festkörperbatterien und Flüssigbatterien weisen in ihren Herstellungsprozessen viele Gemeinsamkeiten auf. Beispielsweise basiert der Herstellungsprozess von Elektrodenfolien auf dem Mischen, Beschichten und Kalandrieren von Aufschlämmungen. Nach dem Schlitzen werden die Laschen verschweißt und verpackt (Batteriepacks werden zu Gruppen verarbeitet). Allerdings gibt es auch einige Unterschiede.
Es gibt drei wesentliche Unterschiede:
1) Verbundkathodenmaterialien für Festkörperbatterien. Eine Mischung ausFestelektrolytund kathodenaktives Material wird als Verbundkathode verwendet.
2) Verschiedene Methoden zur Elektrolytzugabe. Flüssigbatterien füllen Elektrolyt in die Batterie, nachdem die Laschen verschweißt und verpackt wurden. Zusätzlich zur Bildung einer Verbundkathode mit dem Kathodenaktivmaterial müssen auch Festelektrolyte erneut auf die gerollte Verbundkathode aufgetragen werden.
3) Die Elektrodenfolie für flüssige Lithium-Ionen-Batterien kann durch Wickeln oder Stapeln kombiniert werden. Festkörperbatterien werden üblicherweise in Stapelform verpackt, da ihre Festelektrolyte wie Oxide und Sulfide eine geringe Zähigkeit aufweisen.
Die Kerntechnologie des Festelektrolyten ist die Filmbildung, die in Trockenverfahren, Nassverfahren und andere Prozesse unterteilt werden kann.
Die Kerntechnologie der Herstellung von Festkörperbatterien ist dieFestelektrolytfilmEntstehungsprozess. Der Filmbildungsprozess des Elektrolyten beeinflusst die Dicke und die damit verbundenen Eigenschaften des Elektrolyten. Wenn die Dicke zu gering ist, sind die mechanischen Eigenschaften relativ schlecht, was leicht zu Schäden und internen Kurzschlüssen führen kann. Wenn die Dicke zu groß ist, erhöht sich der Innenwiderstand. Da der Elektrolyt selbst keine aktiven Substanzen enthält, verringert sich die Energiedichte von Batteriezellen und -systemen.
Nassfilmbildungsprozess:
Formgestützte Filmbildung, geeignet für Polymer- und Verbundelektrolyte. Gießen Sie die Festelektrolytlösung in die Form und erhalten Sie den Festelektrolytfilm, nachdem das Lösungsmittel verdunstet ist.
Die Bildung eines positiven Elektrodenträgerfilms eignet sich für anorganische und zusammengesetzte Elektrolytfilme. Die Festelektrolytlösung wird direkt auf die Oberfläche der positiven Elektrode gegossen und nach dem Verdampfen des Lösungsmittels bildet sich auf der Oberfläche der positiven Elektrode ein Festelektrolytfilm.
Der skelettgestützte Film eignet sich als Verbundelektrolytfilm. Die Elektrolytlösung wird in das Skelett eingespritzt und nach dem Verdampfen des Lösungsmittels bildet sich ein fester Elektrolytfilm mit Skelettunterstützung, der die mechanische Festigkeit des Elektrolytfilms verbessern kann.
Der Kern des Nassverfahrens ist die Auswahl der Klebstoffe und Lösungsmittel. Die Lösungsmittel lassen sich leicht verdampfen und weisen eine gute Löslichkeit und chemische Stabilität für Elektrolyte auf.
Die Nachteile des Nassverfahrens bestehen darin, dass die Lösungsmittel giftig sein können, die Gesamtkosten relativ hoch sind und wenn das Lösungsmittel unvollständig verdunstet, kann die Ionenleitfähigkeit des Elektrolyten verringert werden.
Trockenfilmbildungsprozess:
Mischen Sie dieFestelektrolytund das Bindemittel, mahlen und dispergieren sie und setzen die dispergierte Mischung unter Druck (erhitzen), um a herzustellenFestelektrolytfilm. Bei dieser Methode werden keine Lösungsmittel verwendet und es entstehen keine Lösungsmittelrückstände. Der Nachteil der Trockenmethode besteht darin, dass der Elektrolytfilm relativ dick ist und da er keine aktiven Substanzen enthält, verringert sich die Energiedichte der Festkörperbatterie.
Weitere filmbildende Verfahren:
Einschließlich chemischer, physikalischer, elektrochemischer Gasphasenabscheidung und anderer Methoden. Solche Verfahren sind relativ teuer und eignen sich für Dünnschicht-Festkörperbatterien.
Es gibt viele Methoden zur Bildung von Festelektrolytfilmen. Polymere, Sulfide und Oxide können aufgrund ihrer eigenen Eigenschaften dem am besten geeigneten Filmbildungsverfahren zugeordnet werden.
(1) Polymer-Festelektrolyte weisen die beste Verarbeitungsleistung und die stärkste Prozesskompatibilität auf. Abgesehen von der Tatsache, dass sie nicht granuliert werden können und nicht für das Abscheidungsverfahren geeignet sind, kann die Bildung eines Polymer-Festelektrolytfilms durch Trockenkalandrieren, Trockensprühen, Extrudieren, Bandgießen und Infiltration erreicht werden.
(2) Sulfid eignet sich aufgrund seiner geringen Luftstabilität nicht für die Hochtemperaturextrusion und die Abscheidung in kleinen Größen. Zur Bildung eines Sulfid-Festelektrolytfilms können auch andere Verfahren wie Walzen und Sprühen eingesetzt werden.
(3) Oxide haben keramische Eigenschaften und sind sehr spröde, daher müssen sie durch eine Kombination aus Partikelabscheidung und Sintern oder durch Gießen unter Lösungsmischbedingungen zu Filmen geformt werden.
Halbfeste Batterien sind mit herkömmlichen Herstellungsprozessen für Lithiumbatterien kompatibel, und Produktionsanlagen sind grundsätzlich mit Lithiumbatterien kompatibel. Es ist lediglich die Hinzufügung einer neuen Produktionslinie für halbfeste Separatoren erforderlich, und die Produktionsausrüstung ist mit der Ausrüstung für Flüssigbatterieseparatoren kompatibel.
Bei halbfesten Batterien müssen die Separatoren eine größere Porengröße und höhere Festigkeit aufweisen und ein Nassverfahren plus Beschichtungsverfahren verwenden.
Im Vergleich zu herkömmlichen Batterien gibt es bei den Separatoren halbfester Batterien keine offensichtliche Prozessänderung und die Parameter können angepasst werden. Da halbfeste Batterien jedoch die Ionenleitfähigkeit verbessern müssen, benötigen die Separatoren eine größere Porengröße und eine höhere Festigkeit, sodass ein nasser Streck- und Beschichtungsprozess erforderlich ist.
Darüber hinaus hat sich die Nachfrage nach Separatoren pro Einheit für halbfeste Batterien nicht verändert.
