固态电池生产的关键技术：等静压机设备的应用与探索！
锂电那些事今日第二条2025年03月04日 星期二
锂电池的规模应用彻底改变了电子行业的格局，为电动汽车和混合动力汽车的发展带来革命性的变化。与此同时，汽车和航空领域发起的电气化转型也加速了固态电池技术持续发展。固态电池采用以夹层形式嵌在阳极和阴极之间的固态电解质，拥有更加稳定的化学性质和储能能力，同时充电更快、寿命更长，避免了锂离子电池短路热失控造成人员和设备损失的风险。因此，固态电池的商业规模生产成为了电动汽车制造商和航空业的首要目标。
什么是固态电池？
电池由四种主要组件构成：集流体、阳极（负极）、阴极（正极）和电解质。锂离子电池含有液态电解质，近几十年来彻底改变电子行业格局，目前应用于电动汽车和混合动力汽车。但是，如果锂离子电池短路会产生热量和烟气，继而导致人员和设备面临风险。固态电池采用以夹层形式嵌在阳极和阴极之间的固态电解质，拥有更加稳定的化学性质和储能能力。施加压力的目的正在于此，即固结单片电池并确保活性电池组件之间实现有效的界面接触。
等静压技术生产固态电池的原理及应用前景
相关实验表明，固态电池的生产需要施加极高的压力（从 5,000 到 6,000 bar // 72,518 到 87,022 psi）并结合高温（高达 200°C // 392°F）来使其致密化，以便去除孔隙和空隙，确保活性组分之间的界面充分接触。
等静压是一项久经验证的技术，用于进行粉末固结和固体材料的致密化，金属、陶瓷、复合材料和聚合物都是通过等静压技术来实现致密化。事实证明，等静压可消除单片电池中的孔隙和空隙，提升固态单片电池中组件界面之间的接触效果，从而增强导电性、提高能量密度 (Wh/l) 并减少运行期间的体积变化，增强的导电性将赋予电池更加卓越的电化学性能，是解决固态电池商业规模化生产的关键技术。除此之外，等静压技术还用于单个组件的层压，这些组件对于驱动未来电池技术发展而言不可或缺。该技术常见的应用领域包括阴极、阳极、复合材料、陶瓷、碳基材料和固态电解质压实。
等静压机，作为实施等静压技术的专用设备，兼具多项优点。其技术先进性、能耗效率、低故障率、使用稳定性以及方便的使用维修和安全特性，使得等静压机在工业生产中发挥着至关重要的作用。此外，其长寿命和耐久性以及压坯密度的一致性，更是赢得了众多用户的青睐。根据成型和固结时的温度差异，等静压机主要可分为冷等静压机、温等静压机和热等静压机三大类。
传统锂电生产中所涉及的热压辊压等方式提供压力有限且无法进行均匀施压难以保证致密堆积的一致性要求因此利用液体或气体不可压缩和均匀传递压力的性质支持从各个方向对加工件进行均匀加压的等静压工艺开始被引入固态电池的制备中
当前等静压工艺多被用于固态电芯堆叠后的一体化压制和固态电解质层试制备中以提高致密度与均匀度干法电极片的大面积连续制备还主要依靠辊压设备来进行
对于裸电芯压制来说等静压可有效消除电芯内部空隙提升电极电解质不同材料界面之间的接触效果进而增强导电性提高能量密度据了解在对全固态电池进行等静压成型时其压力一般超过400Mpa
等静压尤其适用于硫化物固态电解质层的成型宁德时代曾在相关论文中提及通过300Mpa等静压将LAGP磷酸锗铝锂粉末压制成片后再进行高温烧结的操作等静压支持在低温条件下进行压制不会影响硫化物电解质的化学稳定性适用于高温下容易分解或反应的硫化物材料试验。
等静压机：固态电池量产破局的关键利器
等静压机在固态电池生产中的关键作用
固态电解质层制备：等静压机确保电解质材料达到理想的致密化程度，显著提升离子电导率。实验数据显示，经过等静压处理的固态电解质层，其离子电导率可提升30%以上，大幅改善电池性能。
极片成型：在固态电池极片成型过程中，等静压机实现活性物质与集流体的紧密结合，确保界面接触电阻最小化。这种均匀的压力分布特性，解决了传统辊压工艺难以克服的界面结合难题，使电池内阻降低20%以上，循环寿命提升40%。
随着固态电池产业化进程的加速，等静压机设备正朝着智能化、高精度方向发展。新一代等静压机可实现压力、温度、时间的精准控制，压力控制精度达到±0.5%，为固态电池的大规模量产提供了可靠保障。等静压技术的突破，正在为固态电池的量产扫清障碍。这一关键设备的持续创新，将有力推动固态电池从实验室走向规模化生产，开启动力电池的新纪元。
