全固态电池制造工艺革新

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五大卡点攻关,打通全固态电池制造“鸿沟”
高工锂电· 2025-06-20 18:46
全固态电池产业化挑战 - 全固态电池产业化最大工艺难点为"界面问题",包括同种材料间界面致密度不足(孔隙率高导致离子传输受阻)和不同材料层间结合性差(循环中易剥离)[1] - 制造环节新增三大结构风险:中段叠片环节因取消隔膜导致边缘变形短路风险,后段化成分容需10-30MPa压力(液态电池仅需0.1-1MPa)[1] - 硫化物电解质产生硫化氢的毒性和易燃性带来人员安全新挑战,浓度过高可危及生命[2] 关键工艺解决方案 - **高压致密化**:采用"多级辊压+干法电极"组合工艺替代批次式等静压,四辊压系统可将孔隙率降至20-30%,搭配定量进料系统提升膜层均匀性[4] - **界面复合**:推荐"辊压热复合双轧一体机"方案,实现电极/电解质膜独立质量管控+热压分段控制+成膜复合一体化,孔隙率最低且界面结合强度最佳[5][6][7] - **极片封装**:优选钢网印刷集成方案,胶框宽度精度达0.1mm/厚度均匀性10μm,单片印刷时间<2s,可集成胶框-叠片一体化设备[8] - **高压化成**:需60-80吨拘束力(单电芯≥10MPa),采用卧式夹具结构使层板平面度控制在0.1mm内(立式夹具变形量达0.5mm)[9] - **安全防控**:借鉴半导体行业标准实施生产区域分级管控(绿区/蓝区完全密闭,黄区需正压呼吸器),建立防毒防爆设计规范+智能监控系统[10] 产业化路径 - 五大核心工艺节点解决方案构成全固态电池量产化落地路线图,涉及物理极限突破、工艺范式重构与安全标准升级[11] - 需对传统电池产线进行颠覆性革新,从卷对卷连续生产、设备集成度提升到自动化演进形成系统性升级[2][4][7]