固態(tài)電池崛起，驅(qū)動大噸位配套產(chǎn)品新紀(jì)元
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作者:tpl-c7b3a99
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發(fā)布時間: 2024-12-19
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固態(tài)電池競爭白熱化
國內(nèi)外對于全固態(tài)電池的競爭從2025年之后將逐漸白熱化。多家動力電池廠商公布了全固態(tài)電池的量產(chǎn)時間，如欣旺達計劃在2026年實現(xiàn)全固態(tài)電池的商業(yè)化量產(chǎn)；寧德時代計劃在2027年啟動固態(tài)電池的小規(guī)模生產(chǎn)；中創(chuàng)新航計劃于2027年開始固態(tài)電池小批量裝車；太藍新能源無隔膜半固態(tài)電池計劃于2026年實現(xiàn)裝車驗證，2027年實現(xiàn)批量生產(chǎn)……
相比傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池，固態(tài)電池具備能量密度更高、安全性更強、低溫性能更優(yōu)等多方面優(yōu)勢。固態(tài)電池將使電動汽車的續(xù)駛里程增加，電池成本也將大幅下滑。符合下一代電池技術(shù)發(fā)展需求。
作為最具潛力的下一代電池技術(shù)之一，固態(tài)電池在新能源汽車、低空經(jīng)濟等多個領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力和市場價值，吸引各大電池廠商及車企爭相布局，產(chǎn)業(yè)化進程不斷提速。
固態(tài)電池技術(shù)瓶頸尚待突破
全固態(tài)電池仍存在技術(shù)瓶頸，且成本相對較高，為進一步推進大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，企業(yè)仍需在技術(shù)研發(fā)、成本控制等方面努力。相關(guān)研究機構(gòu)指出，全固態(tài)電池目前尚未完全解決離子電導(dǎo)率、固固界面和循環(huán)性能等問題。
解決這些問題最重要的是需要施加更大的運行壓力。目前我們已經(jīng)研發(fā)出大噸位拘束托盤，大噸位壓機，加解拘束設(shè)備等系列配套產(chǎn)品來解決這些問題。
大噸位拘束托盤
電池托盤的設(shè)計和材料的選擇可以影響電池的整體性能，進而間接影響鋰離子電導(dǎo)率。
我們的大噸位托盤專為固態(tài)、半固態(tài)電池研發(fā)設(shè)計，壓力范圍高達40T~100T。能提高電池的整體性能、循環(huán)穩(wěn)定性和壽命，從而滿足高能量密度和快速充電的需求。
1增加鋰離子電導(dǎo)率
散熱性能：我們的大噸位電池托盤通常采用導(dǎo)熱性能良好的材料制成，如鋁合金。良好的散熱性能有助于降低電池在充放電過程中產(chǎn)生的熱量，從而保持電池內(nèi)部溫度的穩(wěn)定。溫度的穩(wěn)定對于鋰離子的傳導(dǎo)至關(guān)重要，因為高溫可能會導(dǎo)致電解質(zhì)分解、離子遷移率下降等問題，從而降低鋰離子電導(dǎo)率。
結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：大噸位電池托盤具有強大的承重能力和穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)，能夠為電池提供均勻的支撐。這種穩(wěn)定性有助于減少電池在充放電過程中的形變和振動，從而保持電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的完整性。結(jié)構(gòu)的完整性對于維持鋰離子在電解質(zhì)中的順暢傳導(dǎo)至關(guān)重要。
2保護固固界面穩(wěn)定性
減少應(yīng)力集中：大噸位電池托盤通過提供均勻的支撐，可以減少電池在充放電過程中由于應(yīng)力集中而導(dǎo)致的界面損傷。這種損傷可能會破壞固固界面的完整性，導(dǎo)致電池性能下降。因此，托盤的設(shè)計有助于保持固固界面的穩(wěn)定性。
提高物理防護：電池托盤還可以為電池提供更好的物理防護，防止電池在受到外部沖擊或碰撞時發(fā)生損壞。這種防護有助于保持固固界面的完整性，防止因外力作用而導(dǎo)致的界面剝離或斷裂。
3減少循環(huán)過程形變
大噸位拘束托盤在電池的生產(chǎn)和測試過程中可以提供穩(wěn)定的支撐和固定，減少電池在循環(huán)過程中的形變和位移，從而在一定程度上保護電池的結(jié)構(gòu)完整性。
大噸位壓機
大噸位壓機在電池制造過程中，通過優(yōu)化電解質(zhì)材料的微觀結(jié)構(gòu)、改善固固界面的接觸和結(jié)構(gòu)、增強電池結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性等方式，對固態(tài)電池的離子電導(dǎo)率、固固界面和循環(huán)性能等方面產(chǎn)生了積極的影響。
1離子電導(dǎo)率
固態(tài)電池的離子電導(dǎo)率主要取決于電解質(zhì)材料的性質(zhì)以及電解質(zhì)與電極之間的界面接觸情況。
大噸位壓機在固態(tài)電池的制備過程中，通過施加壓力可以促進電解質(zhì)與電極之間的緊密接觸，減少界面孔隙和接觸不良，從而有利于離子的傳輸。
此外，有研究表明，適當(dāng)?shù)膲毫€可以優(yōu)化電解質(zhì)材料的微觀結(jié)構(gòu)，提高其離子電導(dǎo)率。例如，在PEO/LITFSI固態(tài)電解質(zhì)中，外界壓力的增加雖然可能導(dǎo)致PEO聚合物鏈的折疊和扭曲，影響離子傳輸，但在一定范圍內(nèi)（如0~150 MPa），壓力對離子電導(dǎo)率的影響相對較小，且通過優(yōu)化電解質(zhì)組分和結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)離子電導(dǎo)率的提升。
2改善固-固界面接觸性能
固態(tài)電池中的固-固界面包括電解質(zhì)與電極之間的界面以及電解質(zhì)內(nèi)部的晶界等。大噸位壓機通過施加壓力可以改善這些界面的接觸性能，減少界面電阻，提高電荷傳輸效率。緊密的接觸還可以減少界面處的副反應(yīng)和鋰枝晶的生長，從而提高電池的安全性和循環(huán)穩(wěn)定性。例如，有研究表明，外部壓力的引入可以有效降低固態(tài)電池中“固-固”接觸電阻，延長電池的循環(huán)壽命。
3循環(huán)性能
固態(tài)電池的循環(huán)性能受到多種因素的影響，包括電解質(zhì)材料的穩(wěn)定性、電極材料的活性、電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計等。
大噸位壓機在固態(tài)電池的制備過程中，通過優(yōu)化電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計和提高各組件之間的接觸性能，有助于提升電池的循環(huán)性能。
此外，壓力還可以抑制鋰枝晶的生長，防止電池在循環(huán)過程中因鋰枝晶穿透電解質(zhì)而導(dǎo)致的短路和失效。例如，有研究表明，在適當(dāng)?shù)膲毫ο?，固態(tài)電池的循環(huán)壽命可以得到顯著提升。
加解拘束設(shè)備
加解拘束設(shè)備通過精確控制電池的組裝過程、優(yōu)化電解質(zhì)與電極的界面接觸以及提高電池的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性等方式，對離子電導(dǎo)率、固固界面以及循環(huán)性能產(chǎn)生積極的影響。
1提高離子電導(dǎo)率
加解拘束設(shè)備在電池制造過程中，通過精確控制電池的尺寸和形狀，確保電解質(zhì)層與電極層之間的緊密接觸。這種緊密接觸有助于減少界面處的空隙和缺陷，從而提高離子在電解質(zhì)中的傳導(dǎo)效率。雖然加解拘束設(shè)備不直接改變電解質(zhì)材料的離子電導(dǎo)率，但優(yōu)化電解質(zhì)與電極的界面接觸可以間接提升電池整體的離子傳導(dǎo)性能。
2保護固固界面完整性
改善界面接觸：加解拘束設(shè)備通過精確控制電池的組裝過程，確保電解質(zhì)層與電極層之間的緊密貼合。這有助于減少界面處的空隙和雜質(zhì)，提高界面的穩(wěn)定性和導(dǎo)電性。
減少界面反應(yīng)：緊密的接觸有助于減少電解質(zhì)與電極材料之間的不良反應(yīng)，從而保護固固界面的完整性。這對于提高電池的循環(huán)性能和安全性至關(guān)重要。
3提高循環(huán)壽命和穩(wěn)定性
提高電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：加解拘束設(shè)備通過精確控制電池的尺寸和形狀，確保電池在充放電過程中保持穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。這有助于減少電池在循環(huán)過程中的形變和損壞，從而提高電池的循環(huán)壽命。
優(yōu)化電池性能：緊密的組裝和精確的控制有助于優(yōu)化電池的性能參數(shù)，如內(nèi)阻、容量等。這些參數(shù)的優(yōu)化有助于提高電池的循環(huán)穩(wěn)定性和能量密度。
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