固態電池的原料是什么 固態電池生產工藝

固態電池是什么材料做的

1、固態電解質

這是固態電池中最核心的部分，用于替代傳統鋰離子電池中的液態電解質。固態電解質需要具備良好的離子導電性、機械強度和化學穩定性。常見的固態電解質材料包括氧化物（如氧化鋰石榴石LLZO）、硫化物（如硫化鋰）以及聚合物等。

2、正極材料

固態電池的正極材料與傳統鋰離子電池相似，但也需要與固態電解質兼容。常見的正極材料包括過渡金屬氧化物（如鈷酸鋰、鎳鈷錳三元材料、磷酸鐵鋰等）、硫化物以及部分含鋰化合物。這些材料在固態電池中需要展現出良好的電化學性能和穩定性。

3、負極材料

固態電池的負極材料同樣重要，它負責儲存和釋放鋰離子。常見的負極材料包括金屬鋰（雖然存在枝晶生長等問題，但仍是研究熱點）、硅基材料（具有高能量密度但體積膨脹大）、碳材料（如石墨、碳納米管等）以及合金材料等。

4、集流體

集流體用于收集和傳導電極上產生的電流。在固態電池中，正極和負極都需要使用集流體，常見的集流體材料包括銅箔（用于負極）和鋁箔（用于正極）。

5、粘結劑

粘結劑用于將活性物質（正極和負極材料）與集流體粘結在一起，形成電極片。常見的粘結劑材料包括聚偏氟乙烯（PVDF）、丁苯橡膠（SBR）等。

6、其他輔助材料

除了上述主要原料外，固態電池的生產還可能涉及其他輔助材料，如導電劑（用于提高電極的導電性）、隔膜（用于隔離正負極并允許離子通過）等。這些材料的選擇和配比也會對固態電池的性能產生影響。

固態電池的材料配比

請注意，以下材料配比僅為示例，實際固態電池的材料配比會根據具體設計進行調整：

固態電解質：占總質量的45%

正極材料：占總質量的30%

負極材料：占總質量的15%

其他輔助材料（包括導電劑、粘結劑、隔膜等）：占總質量的10%

固態電池生產工藝

1、前期準備

材料選擇與制備：

固態電解質：選擇合適的固態電解質材料，如氧化物（如LLZO）、硫化物或聚合物，并進行必要的預處理和改性以提高其性能。

正負極材料：制備高純度的正極和負極材料，如鋰鈷氧化物、純鋰金屬等，并進行表面處理以提高其電化學活性和穩定性。

基板制備：為電極的涂覆提供平整、導電性良好的基板。

2、電極制備

漿料混合：將正負極活性物質、導電劑、粘結劑等按一定比例混合均勻，形成可涂覆的漿料。

涂布與干燥：將漿料涂覆在基板上，通過刮刀、噴涂或印刷等方式實現均勻涂布，然后進行干燥處理以去除溶劑。

極片成型：對干燥后的極片進行延壓、分切等處理，形成具有特定形狀和尺寸的極片。

3、電解質制備與成膜

電解質制備：根據所選電解質類型（如聚合物、硫化物、氧化物），進行相應的制備工藝。例如，聚合物電解質可通過溶解聚合物于有機溶劑中形成溶液；硫化物或氧化物電解質則可能需要通過固相反應或溶膠-凝膠法等方法制備。

電解質成膜：電解質成膜是固態電池生產中的核心工藝之一。常見的成膜方法包括濕法成膜（如模具支撐成膜、正極支撐成膜、骨架支撐成膜）和干法成膜（如干法延壓、干法噴涂、擠出等）。成膜過程中需要精確控制工藝參數，以確保電解質膜的厚度、均勻性和機械強度等性能滿足要求。

4、電池組裝

電極與電解質堆疊：將制備好的正負極極片和電解質膜按照一定順序堆疊在一起，形成電池的基本結構。

隔膜與封裝：在電極與電解質之間加入隔膜以防止短路，并將電池結構放入封裝殼體內進行加熱和壓縮處理，使電池結構和封裝殼體緊密結合。封裝工藝的密封性和穩定性對電池的安全性和使用壽命至關重要。

5、電池測試與質量控制

性能測試：將組裝好的電池連接到測試儀器上，測試其性能參數如電壓、容量、內阻等，以確保電池符合設計要求和性能標準。

質量控制：對生產過程中的各個環節進行嚴格的質量控制，包括原材料檢驗、工藝參數監控、成品檢測等，以確保生產出的固態電池具有高質量和可靠性。

6、后續處理與包裝

后續處理：根據需要對電池進行進一步的處理，如老化測試、安全性能測試等，以確保電池在實際應用中的穩定性和安全性。

包裝與出廠：將測試合格的電池進行包裝處理，并附上相應的產品說明書和質保卡等文件，然后出廠提供給消費者使用。