Jan 19, 2025 伝言を残す

全固体電池の製造工程

全固体電池と液体電池は製造プロセスにおいて多くの類似点があります。例えば、電極シートの製造プロセスは、スラリーの混合、コーティング、カレンダー加工に基づいています。スリット後、タブを溶接し、パック(電池パックをグループに加工)します。ただし、いくつかの違いもあります。

 

主要な違いは 3 つあります。

1) 全固体電池用複合正極材料。の混合物固体電解質そして、正極活物質は複合正極として使用されます。

2) 異なる電解質添加方法。タブを溶接して梱包した後、電解液をバッテリーに充填する液体バッテリー。カソード活物質を用いて複合カソードを形成することに加えて、巻かれた複合カソード上に固体電解質を再度コーティングする必要がある。

3) 液体リチウムイオン電池用電極シートは巻いたり重ねたりして組み合わせることができます。全固体電池は、酸化物や硫化物などの固体電解質の靭性が低いため、通常、積層形式で梱包されます。

Solid-state batteries

 

固体電解質の核となる技術は製膜であり、乾式法、湿式法などのプロセスに分けられます。

全固体電池製造の核となる技術は、固体電解質膜形成過程。電解質の膜形成プロセスは、電解質の厚さと関連する特性に影響を与えます。厚さが薄すぎると機械的特性が相対的に低下し、破損や内部ショートが発生しやすくなります。厚みが厚すぎると内部抵抗が増加します。電解質自体には活性物質が含まれていないため、バッテリーセルおよびシステムのエネルギー密度が低下します。

 

solid electrolyte

湿式製膜プロセス:

高分子電解質や複合電解質に適した金型支持製膜では、固体電解質溶液を金型に注入し、溶媒が蒸発した後に固体電解質フィルムが得られます。

正極支持膜形成は無機電解質膜や複合電解質膜に適しています。固体電解質溶液を正極表面に直接注入し、溶媒が蒸発した後、正極表面に固体電解質膜が形成されます。

骨格担持膜は複合電解質膜に適しています。骨格に電解液を注入し、溶媒が蒸発すると骨格を担持した固体電解質膜が形成され、電解質膜の機械的強度を向上させることができる。

湿式プロセスの中心となるのは、接着剤と溶剤の選択です。溶媒は蒸発しやすく、電解質の溶解性と化学的安定性に優れています。

湿式プロセスの欠点は、溶媒が有毒である可能性があること、全体のコストが比較的高いこと、溶媒が不完全に蒸発すると電解質のイオン伝導率が低下する可能性があることです。

 

乾式製膜プロセス:

混ぜ合わせます固体電解質とバインダーを粉砕・分散し、加圧(加熱)して調製します。固体電解質膜。この方法では溶剤を使用しないため、溶剤残留物がありません。乾式法の欠点は、電解質膜が比較的厚く、活物質が含まれないため全固体電池のエネルギー密度が低下することです。

 

その他の成膜プロセス:

化学蒸着、物理蒸着、電気化学蒸着などの方法が含まれます。このようなプロセスは比較的高価であり、薄膜全固体電池に適している。

固体電解質の成膜方法には数多くの方法がある。ポリマー、硫化物、酸化物は、それぞれの特性に基づいて最適な成膜プロセスを実現できます。

(1) 高分子固体電解質は最高の処理性能と最も強いプロセス適合性を備えています。高分子固体電解質膜の形成は、造粒できないことや蒸着法に適さない点を除けば、乾式カレンダー加工、乾式スプレー、押出成形、テープキャスティング、浸透法などにより形成可能である。

(2) 硫化物は空気安定性が低いため、高温押出や小型蒸着には適していません。硫化物固体電解質膜の形成には、圧延法やスプレー法なども使用できます。

(3) 酸化物はセラミックス的な性質を持ち、非常に脆いため、粒子の堆積と焼結を組み合わせたり、溶液混合条件でキャストしたりして膜を形成する必要があります。

半固体電池は従来のリチウム電池の製造プロセスと互換性があり、生産設備も基本的にリチウム電池と互換性があります。半固体セパレータ専用の生産ラインを新設するだけでよく、製造設備は液体電池用セパレータの設備と互換性がある。

半固体電池では、セパレータの細孔径が大きく、強度が高く、湿式プロセスとコーティングプロセスが必要です。

従来の電池と比較して、半固体電池のセパレーターには明らかなプロセスの変更はなく、パラメータを調整することができます。しかし、半固体電池ではイオン伝導性の向上が求められるため、セパレータには大きな細孔径と高い強度が求められ、湿式延伸やコーティング工程が必要となります。

また、半固体電池用のセパレータの1個あたりの需要は変わっていません。

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