中國粉體網(wǎng)訊 固態(tài)電池關鍵材料開發(fā)難點
現(xiàn)階段，電解質材料是固態(tài)電池關鍵瓶頸材料。電解質材料按類型區(qū)分，主要有有機（聚合物）、無機（氧化物、鹵化物、硫化物）和復合電解質。研究早期以聚合物為主，后逐漸過渡到氧化物和硫化物，隨著技術突破，鹵化物也加入其中。四類固態(tài)電解質各有優(yōu)勢：聚合物固態(tài)電池柔韌性和加工性優(yōu)良，制備工藝簡單，便于批量生產(chǎn)；氧化物固態(tài)電池安全性能高、穩(wěn)定性好，但機械性能穩(wěn)定性差，制造大容量電池困難；鹵化物固態(tài)電解質具高離子電導率和寬電化學窗口，但技術仍不成熟；硫化物固態(tài)電解質離子電導率最優(yōu)異，且電化學極化低，使電池具高能量密度和功率密度，其優(yōu)點為電導率高、工作性能優(yōu)異，缺點是易氧化且界面穩(wěn)定性較差。由于成本較低，硫化物固態(tài)電解質技術路線廣受日韓企業(yè)熱捧，性能較好且適配全固態(tài)電池，但研究難度大。
除材料本身電化學性能外，固態(tài)電池無機電解質材料的關鍵應用問題是：實現(xiàn)固態(tài)電解質晶粒界面間的良好結合，解決固態(tài)電解質與固體電極之間剛性界面接觸導致的反應動力學遲緩和化學機械故障等。從固態(tài)電解質顆粒來講，粒徑越小，達到納米級且不團聚、分布越均一、分散越均勻，越能改善界面接觸等問題。
硅負極材料在脫嵌Li +過程中體積膨脹是工業(yè)化應用的主要問題，負面影響體現(xiàn)在：
1）嵌鋰深度增加時，鋰離子與內部晶體硅反應生成硅鋰合金（LixSiy），嵌鋰后硅負極體積約膨脹3 倍，導致硅電極結構破壞、活性材料粉化；
2）體積劇烈變化導致極片整體松動，失去與集流體的有效接觸；
3）硅負極缺乏強力粘結劑，因硅- 粘結劑作用力弱，硅顆粒易脫離極片，造成容量衰減；
4）硅本身電子電導率低（10-5～10-3S・cm-1）和鋰離子嵌入速率慢（10-14～10-13cm2・s-1），制約其在電池中的應用。
硅材料用于固態(tài)鋰離子電池需首要解決體積膨脹問題，其次是導電性不佳問題。納米技術研究發(fā)現(xiàn)，納米結構材料能有效緩解體積膨脹。當納米結構尺寸小于臨界值時，在體積膨脹范圍內不會破裂，如晶體硅納米柱直徑<240～360nm，納米線直徑< 300～400nm，硅顆粒直徑< 150nm時。但高端納米硅漿料或硅碳漿料易發(fā)生團聚、氧化，需高效納米分散手段。
與硅相比，碳基材料電導率更高，利于加速電子移動和電解液擴散，且力學性能良好、循環(huán)充放電體積變化率低。因此，硅碳復合可提高電極材料電導率，有效緩解硅基材料體積膨脹問題。單壁碳納米管具優(yōu)異力學性能和導電性，在硅碳復合材料中至關重要，但其比表面積高、范德華力強，極易團聚成束或纏結，導致分散性差，直接影響應用性能，需高效納米分散技術。
邁克孚微射流®納米化技術解決的關鍵問題
微射流納米化技術可高效分散與破碎氧化物固體電解質材料，使其分布更均一，增強機械性能；降低硫化物固體電解質材料粒徑，改善界面接觸，提升性能；提高復合固體電解質材料混合均勻性，優(yōu)化相應性能。
微射流納米化技術可高效納米分散硅材料，使粒徑分布均一。因處理在密閉管路中進行，能減少硅材料與氧氣接觸，避免氧化和雜質引入；同時，物料流對撞可破碎硬團聚，減小粒徑，且不破壞其表面形貌和結構。
微射流納米化技術利用可控流體作用力，可高效分散單壁碳納米管，同時最大程度維持單壁管不被打斷，保持較大長徑比，以維持高導電性及對硅和硅碳負極的良好包覆性能。
微射流納米化技術利用高效流體剪切力，可將固態(tài)電池正負極漿料內的活性材料、粘結劑及電解質材料充分混合均勻，改善界面結合作用，增加離子和電子導率。
邁克孚微射流®納米化技術原理與優(yōu)勢
邁克孚微射流®技術原理：利用成熟穩(wěn)定的液壓技術，通過柱塞泵將液體物料增壓，憑借精準壓力調節(jié)使物料壓力達到20MPa至300MPa之間的設定值。增壓后的物料流向金剛石制作的固定幾何形狀微通道，產(chǎn)生高速微射流，高速微射流物料在特定幾何通道下產(chǎn)生物理剪切、對撞、空穴效應等物理作用力，從而對物料起到分散、均一化作用，實現(xiàn)粒徑有效減小，達到微納米級別分散效果。
邁克孚微射流®裝備介紹
中試型-MF110EH系列
工作壓力：200MPa/300MPa/400MPa
最大處理量：5-20L/H
驅動方式：電機液壓驅動
處理器：金剛石交互容腔（可提供定制化解決方案）
操作方式：全自動智能化操作
工業(yè)級-MF700系列
工作壓力：200MPa/300MPa/400MPa
最大處理量：5-500L/H
驅動方式：電機液壓驅動
處理器：金剛石交互容腔（可提供定制化解決方案）
操作方式：全自動智能化操作
邁克孚
上海邁克孚生物科技有限公司是一家專注為納米技術應用研發(fā)、創(chuàng)新與產(chǎn)業(yè)化實現(xiàn)，提供專業(yè)技術解決方案的專精特新的高科技企業(yè)。2020年成立伊始，邁克孚憑借高素質的研發(fā)團隊，先進成熟的超高壓技術，快速在納米技術應用領域為各行業(yè)提供高質量的解決方案。邁克孚服務的客戶主要分布:生物、醫(yī)藥、化妝品、中醫(yī)藥食品、納米材料、新能源、半導體、精細化工等廣泛應用領域。
2025年9月23-24日，上海邁克孚生物科技有限公司將在中國粉體網(wǎng)聯(lián)合合源鋰創(chuàng)、江蘇省企業(yè)發(fā)展工程協(xié)會舉辦的第七屆高比能固態(tài)電池關鍵材料技術大會上進行產(chǎn)品展示，歡迎業(yè)界同仁前來交流。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/蘇簡）
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