固態(tài)電池制造整線解決方案-2024-12-技術資料

中國汽車工程學會ChinaSoclery中國汽車工程學會ChinaSocleryofAutomotveEngineers固態(tài)電池制造整線解決方案深圳吉陽智能科技有限公司陽如坤2024年11月13日中國·重慶4固態(tài)電池制造的幾點思考19月動力和其他電池產(chǎn)量同環(huán)比雙增長。●9月，在新能源汽車市場帶動下，我國動力和其他電池合計產(chǎn)量為111.3GWh,環(huán)比增長9.9%,同比增長43.3%?！?-9月，我國動力和其他電池累計產(chǎn)量為734.4GWh,累計同比增長37.3%。GWh動力電池月度嚴溫及環(huán)比增長罩2021年2022年2024年1-9月%◆2023年中國動力電池產(chǎn)能◆2023中國鋰電池總體產(chǎn)能◆工信部：2023年我國鋰電池行◆2024年上半年電池產(chǎn)能同比增長：37.3%?！?024年中國電動汽車銷售報告：滲透率達到51%!人類未來的能源直接來自太陽能、風能中國石化《中國能源展望2060(2024版)》■煤電氣電■煤電氣電水電■核電風電■光伏■生物■煤炭■石油天然氣■水電核電風電光狀■生物質(zhì)及其他可再生未來1.6萬T可再生能源需求，如能量存3天，50%需要存儲，2060年將需要50T存儲能力。馬斯克2023年斷言，5步還世界一個清潔地球，未來全球儲能達到240T。EoAECona全固態(tài)電池的研究背景液態(tài)電池的問題長壽命(日歷壽命，循環(huán)壽命)現(xiàn)場6月24日河南鄭州新能源油車追尾電車起火現(xiàn)場6月24日河南鄭州新能源東民生2固態(tài)電池構(gòu)造與認知離子導電+電子絕緣離子+電子導電負極：離子+電子導電負極：離子+電子導電設計、選用不同的電解質(zhì)組合滿足：>正極：離子、電子導電；>電解質(zhì)膜：電子隔離，離子導電；>負極：離子、電子導電；開級接—密實一橋能■材料的膨脹界面不被破壞；■結(jié)構(gòu)變形彌補；■連續(xù)成膜制造工藝。aaNaturevolume526,pagesS93-S95(29October2015)”陰極L陽極relectrolyte號稱的固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化的表現(xiàn)1so[o"Idon'tthinkyoucangetasolid-stateGoodenough老先生的依據(jù)和顧慮是什么?固態(tài)電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)的尺度Sequencingpolymerstoenablesolid-staNatureMateriai22.1515-1522202lcitethisa全固態(tài)電池需要實現(xiàn)原子、分子級界面全固態(tài)電池需要實現(xiàn)原子、分子級界面aXHIBITI0N中國-■慶等徑球堆積的孔隙率：47.64%,磷酸鐵鋰級配下的孔隙率：5-10%,NCM三元材料級配下的孔隙率：10%-20%。IribleNCM固態(tài)鋰電池中的機械力學失效及解決策略中國-雷慶中國-雷慶電極顆粒O固態(tài)電解質(zhì)鋰離子傳導路徑晶的生長。充電(膨脹)放電(收縮)充電(膨脹)放電(收縮)大于0.2(nm)納米縫隙便是鋰離子繞道的距離，會導致內(nèi)阻增加、鋰枝晶生長。梁宇給范麗珍√液態(tài)電池：希望有縫隙，電解液能夠加快鋰離子的傳輸?！倘虘B(tài)電池縫隙：輕者導致內(nèi)阻增加，發(fā)熱不均勻，重者導致鋰枝晶生長。固態(tài)電池界面接觸問題張舒，王少飛，凌仕剛，高健，吳嬌楊，肖睿妍，李溪，陳立泉物理接觸良物理接觸良好的物理接觸減少界面阻抗，提高鋰離子的傳輸效率。循環(huán)時材料的膨脹和收縮，影響電池的循環(huán)性能和內(nèi)阻。界面改性界面改性電極材料包覆物理接觸改善材料化學接觸阻隔負反應第三十-d中國N車工程學自年曲登照重自阻抗較大；5AEcoNGRE55化學接觸化學接觸電極材料與電解質(zhì)材料之間的化學反應生成新的相，影響界面的穩(wěn)定性和離子傳輸。ZnO過渡層；銀-碳(Ag-C)復合材料；LiPON濺射LATP表面；中國-雷慶3全固態(tài)電池規(guī)模制造的兩種技術路線間隙大于保證固固界面在電池循環(huán)過程中內(nèi)部間隙界面生長法原位固態(tài)化法界面生長法聚合物固態(tài)電解質(zhì)-鋰負極界面的研究進展黃俊俏廣州工業(yè)大學物理所李泓老師物理所李泓老師原位固態(tài)化有利于提高安全性正片的化同愿1、外電場作用下，電解質(zhì)發(fā)生氧化\還原反應，生長界面層；2、電極材料與固態(tài)電解質(zhì)之間接觸化學反應，生長界面層；3、充放電循環(huán)中，電極材料與固態(tài)電解質(zhì)之間化學反應，生長界面層。5AEcONGEE55&EXHIBIT10N中國-溫慶全固態(tài)電池制造流程原位固化法電解質(zhì)膜正極膜硅碳負極電解質(zhì)膜涂布輥壓涂布輥壓封口烘烤涂布輥壓電解質(zhì)膜模切全固態(tài)電池模切模切全固態(tài)電池注液原位固化成型熱壓原位固化TSAECONTSAECONcONGRES5a全固態(tài)電池制造流程原位固化法物理所李泓老師混合固液電解質(zhì)電池(半固態(tài)，有注液，注液量逐漸降低)窗態(tài)1.0:極片摻混和涂覆無機氧化物固態(tài)電解質(zhì)，離子導體涂層隔膜固態(tài)2.0:固態(tài)1.0+電芯原位固態(tài)化固態(tài)3.0:通過原位固態(tài)化加摻混涂覆，實現(xiàn)全固態(tài)正極、負極極片+離子導體涂層隔膜+電芯原位固態(tài)化聚合物氧化物復合全固態(tài)電池(全固態(tài)，無注液):固態(tài)4.0:原位固態(tài)化實現(xiàn)全固態(tài)正極、負極的極片和離子導體膜3.0改變前、中段設備和工藝4.0改變前、中、后段設備和工藝目前1.0,2.0剛開始量產(chǎn)，3.0,4.0還處于開發(fā)階段NN固態(tài)電池的原位固態(tài)化一聚合機理、材料、聚合條件選擇半固態(tài)原位固態(tài)化料陽極和隔膜間界面層陽極和隔膜間界面層y光熱固化電子束固化陽極材料光熱固化電子束固化隔膜被還原隔膜原位固化的方法有多種，每種方法有不同的適應性、效率和質(zhì)量，可以根據(jù)電池的要求實驗驗證選擇。熱壓固化UV固化熱壓固化全固態(tài)電池制造流程界面生長法干混成膜工藝干混成膜工藝原位生長封口極耳焊封口成膜工藝原位生長電解質(zhì)膜電解質(zhì)膜制痕/涂框膠電解質(zhì)膜等靜壓模切模切模切全固態(tài)電池復合疊片成型熱壓、界面生長復合疊片成型熱壓、界面生長第三第三十d中國汽車工程學自年曲里展重盤全固態(tài)電池制造界面生長法2、原位生長法：直接在電2、原位生長法：直接在電以改善界面接觸。中國科學院物理所的研究團隊采Li4C8H206直接生長在CNT其他材料來增加接觸面積和離子傳輸通道。機械件s/正極cu就能銀nsieCNTLosldoranikecathodefr3、人工緩沖層(ABLS):人工緩沖層來穩(wěn)定界面。精確控制中間界面層的厚度及組成，提t(yī)AnoCesold-aeBkcroyeCathoAnoCesold-aeBkcroyeCathoconstruction,andcharacter))wghdoructing))wghdoructingymeaingDdodnl4、化學反應生固態(tài)鋰電池中，通過電化學反應在固態(tài)電解質(zhì)和電極材料之間生成界面=聚合物固態(tài)電解質(zhì)-鋰負極界面的Researchprogressinsolidpolymerlithiummetalanodei第三十-中國汽車工程學自年里服5AEcONGEE55&EXH1BIT10N固態(tài)電池制造整線制造的核心問題固態(tài)電池原子、分子級界面及使用過程中始終保持，是固態(tài)電池設計、制造的核心問題。1、固態(tài)電解質(zhì)批量制備技術不僅涉及到電解質(zhì)材料本身的合成和提純，還包括其在實際生產(chǎn)中的穩(wěn)定性、一致性和電池的成本。4.固態(tài)電解質(zhì)膜制備與組裝技術固態(tài)電解質(zhì)膜制備、固態(tài)電解質(zhì)膜與極片組裝、界面保持。2.界面生長和改性技術界面原位生長、結(jié)構(gòu)優(yōu)化和改善界面相容性，可以顯著提升電池的倍率性能和循環(huán)壽命3.高效疊片工藝技術通過解決疊片工藝中界面保持、絕緣、極片對齊和制造效率是行業(yè)痛點及瓶頸。第三十d中國汽車工程學自年曲登照重盤固態(tài)電池制造核心5AEcONGEE55&EXH15.活性物質(zhì)干法制膜技術在活性材料干法制造中，保證活性物質(zhì)膜的原子、分子級界面制造是突破的關鍵點。6.新型粘合劑的應用新型粘合劑制備的硅負極容量高，且構(gòu)建的高比能電池在高倍率條件下可穩(wěn)定循環(huán)，解決硫化物固態(tài)電池制備難題。中國-■慶THE315TCHINA-SAECONGRESS&4與褶皺極片裂紋膨脹導致GAP問題E不斷增大；◆材料膨脹帶來結(jié)構(gòu)的變形、縫隙◆帶縫隙，鋰沉積、析鋰、鋰失去活性(死鋰)。5AEcONGEE55&EXH1BIT10N傳統(tǒng)鋰離子電池傳統(tǒng)鋰離子電池CC電芯橫組電解液電解液陽極陰極陽極陰極內(nèi)串固態(tài)電池BICELL內(nèi)串固態(tài)電池BICELL間電解質(zhì)不導通、沒有內(nèi)部極耳，減少外部串聯(lián)數(shù)量。減少極耳制造工序、不需要處理極耳翻折、褶皺等問題，大幅度提高制造效率。aa3、疊層電池的使內(nèi)部接觸距離減小一等靜壓三種類型等靜壓力機的比較三種類型等靜壓力機的比較冷等靜壓技術(ColdIsostatic3.壓力較低1.軸向壓力由框架承受：2.機械化程度高：應用范圍干袋式模具壓制干袋式模具壓制干袋固定在筒體內(nèi)，模具外層襯以穿孔金屬護套板，電芯裝入模袋內(nèi)靠上層封蓋密封。高壓泵將液體介質(zhì)輸入容器內(nèi)產(chǎn)生壓力使軟模內(nèi)電芯均勻受壓。壓力除去后即從模袋取出壓塊，模袋仍然留在容器內(nèi)供下次裝料用。中國■慶孔隙率：5-10%,>1000h:Noshort-circ>1000h:Noshort-circe-48h:Platingshort-c-48h:Platingshort-cf5中國-■慶4、干法膜的連接劑需要改善和提升Areviewoftheeffec