As baterias tradicionais de íons de lítio líquido estão enfrentando gargalos de desempenho no sistema de materiais: primeiro, a densidade de energia é difícil de romper com 350wh/kg, o que limita a melhoria da faixa de veículos elétricos e do tempo de espera de equipamentos eletrônicos; Segundo, o eletrólito líquido orgânico possui propriedades químicas ativas, que é fácil causar riscos de segurança, como fuga térmica, combustão e até explosão; Terceiro, o eletrólito possui volatilização, secagem, vazamento e outros problemas durante o processo de serviço da bateria, o que reduz significativamente a duração da bateria. Os eletrólitos líquidos tornaram-se o obstáculo principal que restringe o avanço da tecnologia de bateria de íons de lítio.
As baterias de estado sólido abriram um novo caminho para o desenvolvimento da indústria, substituindo eletrólitos líquidos por eletrólitos sólidos. Essa inovação tecnológica pode não apenas se adaptar a materiais de alta capacidade, como eletrodos negativos à base de silício e eletrodos positivos ricos em lítio, rompendo o limite superior da densidade de energia, mas também evitam vazamentos de eletrólitos e riscos de fuga térmica da raiz, melhorando significativamente a segurança da bateria. Além disso, as características estáveis dos eletrólitos de estado sólido podem efetivamente inibir o envelhecimento da bateria e prolongar a vida útil do ciclo. Portanto, as baterias de lítio de estado sólido são consideradas a direção inevitável das atualizações da tecnologia de bateria de íons de lítio e deve trazer avanços revolucionários ao novo setor de energia.
Diferenças de processo
Na evolução da tecnologia da bateria, a diferença central entre as baterias de estado sólido e as baterias líquidas tradicionais é refletido na inovação do sistema de eletrólitos: a composição das baterias de lítio líquido tradicional depende de quatro componentes -chave - eletrodo positivo, eletrodos negativos, eletrólitos e diafragma, entre os que o líquido precisa de eletrodos para serem pareados com a diafragma para a diafragma.
As baterias de estados sólidos substituem completamente o eletrólito e o diafragma no sistema tradicional por eletrólitos sólidos: esse material sólido não apenas realiza a função da condução de íons (substituindo o eletrólito), mas também pode bloquear diretamente o contato entre os eletrodos positivos e negativos (substituindo a estrutura interna e a manutenção de suas propriedades não-líquidas. Comparado com o sistema líquido, a introdução de eletrólitos sólidos não apenas salva os processos complexos, como enchimento de eletrólitos e colocação de diafragma, mas também rompe os gargalos das baterias tradicionais em termos de segurança e densidade de energia através da mudança da forma do material, tornando -se uma direção importante para a iteração da tecnologia de bateria.
As baterias de estado sólido rompem os limites da tecnologia tradicional com um novo sistema de material e estrutura da bateria. É difícil atender ao processo e equipamento de fabricação de bateria de lítio líquido existente para atender às suas necessidades de industrialização. Limitado pela situação atual de produção de massa incompleta, o processo de produção de baterias de estado sólido ainda não foi finalizado. Diferentes produtos têm diferentes caminhos de processo devido a diferenças nos cenários de design e aplicação. No entanto, em comparação com as baterias líquidas tradicionais, existem diferenças significativas no processo de produção principal entre os dois, que são refletidos especificamente nos três links a seguir:
1. Produção da peça do polo front-end: Transição tecnológica de pasta molhada para eletrodo seco
A produção de peças tradicionais da bateria de lítio líquido depende do processo úmido, que requer o material ativo, o agente condutor, o fichário e o solvente para serem misturados em pasta, revestidos com o coletor atual, secos e rolados para formar, e os processos de preparação e remoção de impureza trazidos pelo uso de solventes aumentam a complexidade. As baterias todos os estados sólidos usam a tecnologia de eletrodo seco, que pode misturar diretamente a pasta e aplicar sem solventes. Ele não apenas simplifica o processo e reduz a poluição, mas também adiciona o revestimento e o rolamento de membranas de eletrólitos sólidos. Ao preparar a camada composta eletrodo-eletrólito, a inovação estrutural é alcançada.
2. Conjunto de células da bateria no meio do estágio: o processo de laminação domina, e o processo de injeção é completamente inovado
No estágio de montagem das células da bateria, as baterias líquidas tradicionais podem ser formadas pelo processo de enrolamento ou laminação. Após a formação, o eletrólito precisa ser injetado e os eletrodos positivos e negativos são isolados por diafragmas para garantir a segurança. As baterias de estado sólido são baseadas principalmente no processo de laminação, com impressão de estrutura de cola de peça de pólo e tecnologia de prensagem isostática para fortalecer o aperto de contato entre eletrólito sólido e eletrodo. Como o eletrólito sólido possui funções de condução de íons e isolamento físico, as baterias de estado sólido podem salvar completamente o processo de injeção e evitar o vazamento e os riscos de curto-circuito da fonte.
3. Formação e embalagem de back-end: A formação de alta tensão reformula os padrões de desempenho
No estágio de formação e embalagem, depois que a bateria de lítio líquida tradicional é embalada, a reação química interna da bateria é ativada pela formação de baixa tensão. Como as baterias de estados sólidos têm requisitos rígidos sobre a condutividade iônica de eletrólitos sólidos, elas precisam adotar um processo de formação de alta tensão, otimizar as características da interface interna da bateria por meio de maior tensão e controle de parâmetros mais precisos e melhorar o desempenho geral. No geral, as baterias de estado sólido alcançaram um avanço em escala em tecnologia em tecnologia de produção, desde a preparação do material até a formação de células de bateria. O eletrodo seco e a preparação da membrana eletrolítica na extremidade frontal, a tecnologia de combinação de empilhamento no meio do meio e a estratégia de formação de alta tensão no back-end juntas construem um sistema de fabricação completamente diferente das baterias líquidas tradicionais e também estabelecem a base para a melhoria do desempenho da bateria e a atualização industrial.
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