中國(guó)粉體網(wǎng)訊 超高壓壓制工藝是全固態(tài)電池生產(chǎn)中必需的一個(gè)工藝。目前，施加高壓的設(shè)備包括溫等靜壓機(jī)（WIP）和輥壓機(jī)，WIP是通過(guò)在密閉條件下，利用液體或氣體不可壓縮和均勻傳遞壓力的性質(zhì)、支持從各個(gè)方向?qū)庸ぜM(jìn)行均勻加壓；輥壓機(jī)是通過(guò)輥輪進(jìn)行壓制和層壓，保證厚度均勻一致，并實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。
這兩種壓制工藝哪一種更有優(yōu)勢(shì)？在全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化中哪種工藝更受青睞？
2024年11月，本田在公布其全固態(tài)電池的示范生產(chǎn)線時(shí)表示，基于常規(guī)的液態(tài)鋰離子電池生產(chǎn)工藝，本田全固態(tài)電池生產(chǎn)工藝采用輥壓技術(shù)，有助于增加固體電解質(zhì)層的密度，這一工藝適用于生產(chǎn)全固態(tài)電池，并使連續(xù)壓制成為可能。隨著輥壓技術(shù)的采用，本田將努力提高電解質(zhì)和電極之間的界面接觸程度，并提高整體生產(chǎn)率。
本田壓輥過(guò)程
今年6月?lián)n媒報(bào)道，三星SDI正在將固態(tài)電池制造中必不可少的溫等靜壓機(jī)（WIP）轉(zhuǎn)移到輥壓機(jī)。三星SDI正在加強(qiáng)對(duì)后續(xù)工藝設(shè)備的開(kāi)發(fā)和投資，以彌補(bǔ)輥壓機(jī)技術(shù)容易使材料容易斷裂的缺點(diǎn)。然而2024年1月曾有媒體報(bào)道三星SDI是等靜壓技術(shù)的推崇和應(yīng)用者，稱(chēng)其當(dāng)時(shí)正在固態(tài)電池產(chǎn)線中測(cè)試采用溫等靜壓機(jī)。
韓媒還提及，不僅三星SDI，LG Energy Solution和SK On也在開(kāi)發(fā)使用WIP和輥壓技術(shù)的固態(tài)電池。LG Energy Solution在其固態(tài)電池中試生產(chǎn)線中引入了WIP設(shè)備。SK On正在開(kāi)發(fā)自己的固態(tài)電池，并與美國(guó)Solid Power合作，共同研發(fā)WIP和輥壓方法。現(xiàn)代汽車(chē)公司也建立了一條固態(tài)電池試驗(yàn)線，并使用WIP實(shí)施了超高壓工藝。
國(guó)聯(lián)汽車(chē)動(dòng)力電池研究院的研究人員認(rèn)為，輥壓作為最常見(jiàn)的致密化方法，尤其適用于鋰離子電池的生產(chǎn)，因其具備較高的通量和易于擴(kuò)展性。然而，對(duì)于全固態(tài)電池而言，所需的致密化壓力遠(yuǎn)高于鋰離子電池，通常需要超過(guò)300 MPa的壓力，這可能會(huì)導(dǎo)致固態(tài)電解質(zhì)和電極層的不均勻性，甚至發(fā)生裂紋。而等靜壓技術(shù)適用于任何尺寸的全固態(tài)電池，可以在所有方向上均勻施加超高壓力，以致密化全固態(tài)電池。但是，等靜壓相對(duì)較高的成本和較長(zhǎng)的加工時(shí)間限制了其在全固態(tài)電池大規(guī)模生產(chǎn)中的應(yīng)用。
全固態(tài)電池與傳統(tǒng)鋰電池的生產(chǎn)工藝裝備究竟是否兼容？
一派的專(zhuān)家認(rèn)為，全固態(tài)鋰電池的生產(chǎn)設(shè)備雖然與傳統(tǒng)鋰離子電池電芯生產(chǎn)設(shè)備有較大差別，但從客觀上看不存在革命性的創(chuàng)新，可能80%的設(shè)備可以延續(xù)鋰離子電池的生產(chǎn)設(shè)備，只是在生產(chǎn)環(huán)境上有了更高的要求，需要在更高級(jí)別的干燥間內(nèi)進(jìn)行生產(chǎn)。
同時(shí)，也有產(chǎn)業(yè)界的專(zhuān)家認(rèn)為：電芯的產(chǎn)線工藝革命是必然的，因?yàn)椴牧隙疾灰粯樱绻怯脗鹘y(tǒng)液態(tài)鋰電池已有的產(chǎn)線做全固態(tài)電池，一定做不好，一定沒(méi)有革命性的成果。因此，全固態(tài)電池的設(shè)備創(chuàng)新、工藝創(chuàng)新是必經(jīng)之路。
全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化可以看作是一次從材料體系到電池結(jié)構(gòu)到制程工藝的全面升級(jí)。而目前的全固態(tài)電池不僅材料體系尚未成型、而且產(chǎn)線設(shè)備也不完備，全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)鏈或仍處于混沌狀態(tài)。
參考來(lái)源：
[1]中國(guó)粉體網(wǎng)：全固態(tài)鋰電池，不是你想的那樣
[2]段羿等：硫化物基全固態(tài)電池難點(diǎn)與挑戰(zhàn)，國(guó)聯(lián)汽車(chē)動(dòng)力電池研究院有限責(zé)任公司
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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