Las baterías de estado sólido y las baterías líquidas tienen muchas similitudes en los procesos de fabricación. Por ejemplo, el proceso de fabricación de láminas de electrodos se basa en la mezcla de lodos, el recubrimiento y el calandrado. Después del corte, las pestañas se sueldan y se empaquetan (los paquetes de baterías se procesan en grupos). Sin embargo, también existen algunas diferencias.
Hay tres diferencias fundamentales:
1) Materiales catódicos compuestos para baterías de estado sólido. una mezcla deelectrolito sólidoy el material activo del cátodo se utiliza como cátodo compuesto.
2) Diferentes métodos de adición de electrolitos. Baterías líquidas que llenan el electrolito de la batería después de soldar y empaquetar las pestañas. Además de formar un cátodo compuesto con el material activo del cátodo, también es necesario revestir de nuevo electrolitos sólidos sobre el cátodo compuesto laminado.
3) La lámina de electrodos de batería de iones de litio líquido se puede combinar enrollándola o apilándola. Las baterías de estado sólido generalmente se empaquetan en forma apilable porque sus electrolitos sólidos, como óxidos y sulfuros, tienen poca dureza.
La tecnología central del electrolito sólido es la formación de película, que se puede dividir en proceso seco, proceso húmedo y otros procesos.
La tecnología central de la fabricación de baterías de estado sólido es lapelícula de electrolito sólidoproceso de formación. El proceso de formación de película de electrolito afectará el espesor y las propiedades relacionadas del electrolito. Si el espesor es demasiado fino, sus propiedades mecánicas serán relativamente pobres, lo que es fácil de provocar daños y cortocircuitos internos. Si el espesor es demasiado grueso, la resistencia interna aumentará. Dado que el electrolito en sí no contiene sustancias activas, se reducirá la densidad energética de las celdas y sistemas de la batería.
Proceso de formación de película húmeda:
Formación de película soportada por molde, adecuada para electrolitos poliméricos y compuestos, vierte la solución de electrolito sólido en el molde y obtiene la película de electrolito sólido después de que el disolvente se evapora.
La formación de película de soporte de electrodo positivo es adecuada para películas de electrolitos compuestos e inorgánicos. La solución de electrolito sólido se vierte directamente sobre la superficie del electrodo positivo y, después de que el disolvente se evapora, se forma una película de electrolito sólido sobre la superficie del electrodo positivo.
La película con soporte de esqueleto es adecuada para películas de electrolitos compuestos. La solución de electrolito se inyecta en el esqueleto y, una vez que el disolvente se evapora, se forma una película de electrolito sólida con soporte de esqueleto, que puede mejorar la resistencia mecánica de la película de electrolito.
El núcleo del proceso húmedo es la selección de adhesivos y disolventes. Los disolventes son fáciles de evaporar y tienen buena solubilidad y estabilidad química para los electrolitos.
Las desventajas del proceso húmedo son que los solventes pueden ser tóxicos, el costo total es relativamente alto y si el solvente se evapora de manera incompleta, la conductividad iónica del electrolito puede reducirse.
Proceso de formación de película seca:
Mezclar elelectrolito sólidoy el aglutinante, molerlos y dispersarlos, y presurizar (calentar) la mezcla dispersa para preparar unapelícula de electrolito sólido. Este método no utiliza disolventes y no deja residuos de disolventes. La desventaja del método seco es que la película de electrolito es relativamente gruesa y, como no contiene sustancias activas, reducirá la densidad de energía de la batería de estado sólido.
Otros procesos de formación de películas:
Incluyendo deposición de vapor química, física, electroquímica y otros métodos. Estos procesos son relativamente caros y adecuados para baterías de estado sólido de película fina.
Existen muchos métodos de formación de películas con electrolitos sólidos. Los polímeros, sulfuros y óxidos pueden adaptarse al proceso de formación de película más adecuado en función de sus propias características.
(1) Los electrolitos sólidos poliméricos tienen el mejor rendimiento de procesamiento y la mayor compatibilidad de proceso. Excepto por el hecho de que no pueden granularse y no son adecuados para el método de deposición, la formación de una película de electrolito sólido polimérico se puede lograr mediante calandrado en seco, pulverización en seco, extrusión, fundición en cinta e infiltración.
(2) El sulfuro no es adecuado para extrusión a alta temperatura y deposición de tamaño pequeño debido a su escasa estabilidad al aire. Se pueden utilizar otros procesos, como el laminado y la pulverización, para la formación de una película de electrolito sólido de sulfuro.
(3) Los óxidos tienen propiedades cerámicas y son muy frágiles, por lo que es necesario formar películas combinando la deposición de partículas y la sinterización, o colocándolos en condiciones de mezcla de solución.
Las baterías semisólidas son compatibles con los procesos tradicionales de producción de baterías de litio y los equipos de producción son básicamente compatibles con las baterías de litio. Solo requiere la incorporación de una nueva línea de producción dedicada a separadores de semisólidos, y el equipo de producción es compatible con el equipo para separadores de baterías de líquidos.
Las baterías semisólidas requieren que los separadores tengan un tamaño de poro más grande y una mayor resistencia y utilicen un proceso húmedo más un proceso de recubrimiento.
En comparación con las baterías tradicionales, no hay cambios de proceso obvios en los separadores de baterías semisólidas y los parámetros se pueden ajustar. Sin embargo, debido a que las baterías semisólidas necesitan mejorar la conductividad iónica, los separadores requieren un tamaño de poro mayor y una mayor resistencia, por lo que se requiere un proceso de estiramiento y recubrimiento en húmedo.
Además, la demanda de separadores por unidad para baterías semisólidas no ha cambiado.
