固态电池制造整线解决方案-2024-12-技术资料

中国汽车工程学会ChinaSoclery中国汽车工程学会ChinaSocleryofAutomotveEngineers固态电池制造整线解决方案深圳吉阳智能科技有限公司阳如坤2024年11月13日中国·重庆4固态电池制造的几点思考19月动力和其他电池产量同环比双增长。●9月，在新能源汽车市场带动下，我国动力和其他电池合计产量为111.3GWh,环比增长9.9%,同比增长43.3%。●1-9月，我国动力和其他电池累计产量为734.4GWh,累计同比增长37.3%。GWh动力电池月度严温及环比增长罩2021年2022年2024年1-9月%◆2023年中国动力电池产能◆2023中国锂电池总体产能◆工信部：2023年我国锂电池行◆2024年上半年电池产能同比增长：37.3%。◆2024年中国电动汽车销售报告：渗透率达到51%!人类未来的能源直接来自太阳能、风能中国石化《中国能源展望2060(2024版)》■煤电气电■煤电气电水电■核电风电■光伏■生物■煤炭■石油天然气■水电核电风电光状■生物质及其他可再生未来1.6万T可再生能源需求，如能量存3天，50%需要存储，2060年将需要50T存储能力。马斯克2023年断言，5步还世界一个清洁地球，未来全球储能达到240T。EoAECona全固态电池的研究背景液态电池的问题长寿命(日历寿命，循环寿命)现场6月24日河南郑州新能源油车追尾电车起火现场6月24日河南郑州新能源东民生2固态电池构造与认知离子导电+电子绝缘离子+电子导电负极：离子+电子导电负极：离子+电子导电设计、选用不同的电解质组合满足：>正极：离子、电子导电；>电解质膜：电子隔离，离子导电；>负极：离子、电子导电；开级接—密实一桥能■材料的膨胀界面不被破坏；■结构变形弥补；■连续成膜制造工艺。aaNaturevolume526,pagesS93-S95(29October2015)”阴极L阳极relectrolyte号称的固态电池产业化的表现1so[o"Idon'tthinkyoucangetasolid-stateGoodenough老先生的依据和顾虑是什么?固态电池内部结构的尺度Sequencingpolymerstoenablesolid-staNatureMateriai22.1515-1522202lcitethisa全固态电池需要实现原子、分子级界面全固态电池需要实现原子、分子级界面aXHIBITI0N中国-■庆等径球堆积的孔隙率：47.64%,磷酸铁锂级配下的孔隙率：5-10%,NCM三元材料级配下的孔隙率：10%-20%。IribleNCM固态锂电池中的机械力学失效及解决策略中国-雷庆中国-雷庆电极颗粒O固态电解质锂离子传导路径晶的生长。充电(膨胀)放电(收缩)充电(膨胀)放电(收缩)大于0.2(nm)纳米缝隙便是锂离子绕道的距离，会导致内阻增加、锂枝晶生长。梁宇给范丽珍√液态电池：希望有缝隙，电解液能够加快锂离子的传输。√全固态电池缝隙：轻者导致内阻增加，发热不均匀，重者导致锂枝晶生长。固态电池界面接触问题张舒，王少飞，凌仕刚，高健，吴娇杨，肖睿妍，李溪，陈立泉物理接触良物理接触良好的物理接触减少界面阻抗，提高锂离子的传输效率。循环时材料的膨胀和收缩，影响电池的循环性能和内阻。界面改性界面改性电极材料包覆物理接触改善材料化学接触阻隔负反应第三十-d中国N车工程学自年曲登照重自阻抗较大；5AEcoNGRE55化学接触化学接触电极材料与电解质材料之间的化学反应生成新的相，影响界面的稳定性和离子传输。ZnO过渡层；银-碳(Ag-C)复合材料；LiPON溅射LATP表面；中国-雷庆3全固态电池规模制造的两种技术路线间隙大于保证固固界面在电池循环过程中内部间隙界面生长法原位固态化法界面生长法聚合物固态电解质-锂负极界面的研究进展黄俊俏广州工业大学物理所李泓老师物理所李泓老师原位固态化有利于提高安全性正片的化同愿1、外电场作用下，电解质发生氧化\还原反应，生长界面层；2、电极材料与固态电解质之间接触化学反应，生长界面层；3、充放电循环中，电极材料与固态电解质之间化学反应，生长界面层。5AEcONGEE55&EXHIBIT10N中国-温庆全固态电池制造流程原位固化法电解质膜正极膜硅碳负极电解质膜涂布辊压涂布辊压封口烘烤涂布辊压电解质膜模切全固态电池模切模切全固态电池注液原位固化成型热压原位固化TSAECONTSAECONcONGRES5a全固态电池制造流程原位固化法物理所李泓老师混合固液电解质电池(半固态，有注液，注液量逐渐降低)窗态1.0:极片掺混和涂覆无机氧化物固态电解质，离子导体涂层隔膜固态2.0:固态1.0+电芯原位固态化固态3.0:通过原位固态化加掺混涂覆，实现全固态正极、负极极片+离子导体涂层隔膜+电芯原位固态化聚合物氧化物复合全固态电池(全固态，无注液):固态4.0:原位固态化实现全固态正极、负极的极片和离子导体膜3.0改变前、中段设备和工艺4.0改变前、中、后段设备和工艺目前1.0,2.0刚开始量产，3.0,4.0还处于开发阶段NN固态电池的原位固态化一聚合机理、材料、聚合条件选择半固态原位固态化料阳极和隔膜间界面层阳极和隔膜间界面层y光热固化电子束固化阳极材料光热固化电子束固化隔膜被还原隔膜原位固化的方法有多种，每种方法有不同的适应性、效率和质量，可以根据电池的要求实验验证选择。热压固化UV固化热压固化全固态电池制造流程界面生长法干混成膜工艺干混成膜工艺原位生长封口极耳焊封口成膜工艺原位生长电解质膜电解质膜制痕/涂框胶电解质膜等静压模切模切模切全固态电池复合叠片成型热压、界面生长复合叠片成型热压、界面生长第三第三十d中国汽车工程学自年曲里展重盘全固态电池制造界面生长法2、原位生长法：直接在电2、原位生长法：直接在电以改善界面接触。中国科学院物理所的研究团队采Li4C8H206直接生长在CNT其他材料来增加接触面积和离子传输通道。机械件s/正极cu就能银nsieCNTLosldoranikecathodefr3、人工缓冲层(ABLS):人工缓冲层来稳定界面。精确控制中间界面层的厚度及组成，提tAnoCesold-aeBkcroyeCathoAnoCesold-aeBkcroyeCathoconstruction,andcharacter))wghdoructing))wghdoructingymeaingDdodnl4、化学反应生固态锂电池中，通过电化学反应在固态电解质和电极材料之间生成界面=聚合物固态电解质-锂负极界面的Researchprogressinsolidpolymerlithiummetalanodei第三十-中国汽车工程学自年里服5AEcONGEE55&EXH1BIT10N固态电池制造整线制造的核心问题固态电池原子、分子级界面及使用过程中始终保持，是固态电池设计、制造的核心问题。1、固态电解质批量制备技术不仅涉及到电解质材料本身的合成和提纯，还包括其在实际生产中的稳定性、一致性和电池的成本。4.固态电解质膜制备与组装技术固态电解质膜制备、固态电解质膜与极片组装、界面保持。2.界面生长和改性技术界面原位生长、结构优化和改善界面相容性，可以显著提升电池的倍率性能和循环寿命3.高效叠片工艺技术通过解决叠片工艺中界面保持、绝缘、极片对齐和制造效率是行业痛点及瓶颈。第三十d中国汽车工程学自年曲登照重盘固态电池制造核心5AEcONGEE55&EXH15.活性物质干法制膜技术在活性材料干法制造中，保证活性物质膜的原子、分子级界面制造是突破的关键点。6.新型粘合剂的应用新型粘合剂制备的硅负极容量高，且构建的高比能电池在高倍率条件下可稳定循环，解决硫化物固态电池制备难题。中国-■庆THE315TCHINA-SAECONGRESS&4与褶皱极片裂纹膨胀导致GAP问题E不断增大；◆材料膨胀带来结构的变形、缝隙◆带缝隙，锂沉积、析锂、锂失去活性(死锂)。5AEcONGEE55&EXH1BIT10N传统锂离子电池传统锂离子电池CC电芯横组电解液电解液阳极阴极阳极阴极内串固态电池BICELL内串固态电池BICELL间电解质不导通、没有内部极耳，减少外部串联数量。减少极耳制造工序、不需要处理极耳翻折、褶皱等问题，大幅度提高制造效率。aa3、叠层电池的使内部接触距离减小一等静压三种类型等静压力机的比较三种类型等静压力机的比较冷等静压技术(ColdIsostatic3.压力较低1.轴向压力由框架承受：2.机械化程度高：应用范围干袋式模具压制干袋式模具压制干袋固定在筒体内，模具外层衬以穿孔金属护套板，电芯装入模袋内靠上层封盖密封。高压泵将液体介质输入容器内产生压力使软模内电芯均匀受压。压力除去后即从模袋取出压块，模袋仍然留在容器内供下次装料用。中国■庆孔隙率：5-10%,>1000h:Noshort-circ>1000h:Noshort-circe-48h:Platingshort-c-48h:Platingshort-cf5中国-■庆4、干法膜的连接剂需要改善和提升Areviewoftheeffec