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固態(tài)鋰離子電池的應(yīng)用領(lǐng)域與制備工藝
固體鋰二次電池的容量劃分及相應(yīng)的應(yīng)用領(lǐng)域和制備技術(shù)
由于這一塊的量產(chǎn)較少，技術(shù)不成熟，我借鑒同行文章來(lái)描述制造過(guò)程。從固態(tài)鋰二次電池的形式可分為薄膜型和大容量型兩大類。各類型固態(tài)鋰離子電池的電池封裝技術(shù)相似，重要差別在于電極和電解質(zhì)膜的制備。
將固體鋰薄膜二次電池按照陽(yáng)極、電解液、陰極的順序在基底上制備成薄膜，封裝成電池。在制備過(guò)程中，要使用相應(yīng)的技術(shù)來(lái)制備電池的各個(gè)薄膜層。一般來(lái)說(shuō)，負(fù)極多采用金屬鋰，采用真空熱沉積(VD)技術(shù)制備。電解液和正極包括氧化物負(fù)極可以采用多種濺射技術(shù)，如射頻濺射(RFS)、射頻磁控濺射(RFMS)等。目前，也有研究3D打印技術(shù)來(lái)制備薄膜。
大容量固態(tài)鋰二次電池由于其廣泛的應(yīng)用和廣闊的市場(chǎng)，要快速低成本地制備。在液態(tài)鋰離子電池中廣泛應(yīng)用的高速擠出涂層或噴涂技術(shù)可供參考。以聚合物固體電解質(zhì)為基礎(chǔ)制備大容量全固態(tài)鋰二次電池，接近于現(xiàn)有鋰離子電池的纏繞工藝。然而,鑒于目前靈活性較差,無(wú)機(jī)固體電解質(zhì)膜的制備全固態(tài)鋰二次電池更將使用紋理的過(guò)程,至于具體是分別在陽(yáng)極電解液和隔膜制備的復(fù)合材料,或采用雙層或多層涂層制備電解液陽(yáng)極復(fù)合層,更適合大規(guī)模生產(chǎn)的技術(shù)路線還有待進(jìn)一步的研究。
固態(tài)鋰二次電池生產(chǎn)設(shè)備,雖然與傳統(tǒng)鋰離子電池的電池生產(chǎn)設(shè)備有較大的差異,但從客觀上看,沒(méi)有革命性的創(chuàng)新,可能80%的設(shè)備可以繼續(xù)鋰離子電池生產(chǎn)設(shè)備,只有生產(chǎn)環(huán)境的要求較高,要在一個(gè)更高層次的干燥室(所有低于露點(diǎn)40℃)內(nèi)生產(chǎn),這個(gè)超級(jí)電容器,鋰離子電容器、鋁鎳鈷、鋰、鈦酸鋰等對(duì)空氣儲(chǔ)能設(shè)備或材料公司敏感，制造環(huán)境可以兼容，但相應(yīng)的生產(chǎn)成本明顯新增。
在制備工藝上，由于目前的固態(tài)電解質(zhì)膜彈性較差，固態(tài)電池組裝比纏繞工藝更傾向于分層，但細(xì)分工藝未知。在制造設(shè)備方面，固態(tài)電池雖然與傳統(tǒng)的鋰離子電池有很大的不同，但除了在涂裝、包裝等過(guò)程中要定制設(shè)備，制造環(huán)境要在要求更高的干燥室中進(jìn)行外，并沒(méi)有本質(zhì)的不同。
