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固態(tài)電池材料端有何升級(jí)？——正極材料 ? 遠(yuǎn)期看，全固態(tài)電池更多可能使用高鎳、鈷酸鋰、富鋰錳基等高電壓正極材料；半固態(tài)多沿用現(xiàn)有三元材料。傳統(tǒng)電解液的穩(wěn)定電壓窗口通常為 1.5-4.3V，當(dāng)正極電壓超過(guò)4.3V時(shí)，電解液會(huì)發(fā)生氧化分解，生成氣體和界面膜，導(dǎo)致容量衰減。但固態(tài)電解質(zhì)的穩(wěn)定化學(xué)窗口可達(dá) 5V以上，能為高電壓正極提供安全運(yùn)行環(huán)境，讓固態(tài)電池中高鎳、鈷酸鋰、富鋰錳基等高電壓正極材料的應(yīng)用成為可能。 ? 無(wú)粘結(jié)劑的正極架構(gòu)設(shè)計(jì)和固-固接觸界面有效提升固態(tài)電池能量密度。固態(tài)電池采用冷壓成型技術(shù)，將正極活性物質(zhì)與固態(tài)電解質(zhì)粉末直接壓制成型，無(wú)需使用粘結(jié)劑，這種設(shè)計(jì)能夠提高活性物質(zhì)占比，使電池單位體積內(nèi)可嵌入更多鋰離子；同時(shí)固態(tài)電解質(zhì)特有的固-固接觸界面，抑制了高壓條件下正極材料與電解質(zhì)的副反應(yīng)，避免了傳統(tǒng)液態(tài)體系中常見(jiàn)的過(guò)渡金屬溶出和晶格氧流失問(wèn)題。這種雙重優(yōu)化使得單位體積內(nèi)可存儲(chǔ)的鋰離子密度顯著提高，進(jìn)而突破了傳統(tǒng)液態(tài)鋰電池的能量密度天花板。 固態(tài)電池材料端有何升級(jí)？——負(fù)極材料 ? 傳統(tǒng)石墨負(fù)極的儲(chǔ)鋰能力已接近理論極限，而固態(tài)電池的核心突破在于啟用更高容量的金屬鋰或硅基負(fù)極。在實(shí)際操作中，硅基負(fù)極比容量可達(dá)1500 mAh/g；目前鋰金屬實(shí)際比容量可達(dá)1000mAh/g。由于鋰金屬負(fù)極和硅基負(fù)極能容納更多的鋰離子，在相同體積或重量下，固態(tài)電池就能存儲(chǔ)更多的電能，表現(xiàn)出更高的能量密度。目前產(chǎn)業(yè)多采用添加不同比例的硅以提升能量密度。 ? 固態(tài)電池負(fù)極材料目前主要分為硅基負(fù)極、鋰金屬負(fù)極和復(fù)合/過(guò)渡負(fù)極三大技術(shù)路線。鋰金屬負(fù)極是固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)終極目標(biāo)，但目前該路線面臨鋰枝晶穿透固態(tài)電解質(zhì)、界面接觸失效等難題，并且超薄電解質(zhì)膜的精密制造及界面穩(wěn)定性控制工藝復(fù)雜 ；硅基負(fù)極是當(dāng)前固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化主力，但其體積膨脹嚴(yán)重和電池界面穩(wěn)定性差等問(wèn)題使得固態(tài)電池循環(huán)壽命受限，目前需通過(guò)納米化碳材料包覆、原子層沉積包覆等技術(shù)逐步改善；石墨、錫基合金等過(guò)渡材料是短期方案，雖然適配現(xiàn)有產(chǎn)線且工藝成熟，但其能量密提升有限且存在合金材料循環(huán)穩(wěn)定性差的問(wèn)題。 固態(tài)電池生產(chǎn)流程有何變化？ ? 電池工藝流程主要分為前、中和后道三個(gè)環(huán)節(jié)；前道為極片制造，多采用濕法制備正負(fù)極片。將混合導(dǎo)電劑、粘接劑的漿料均勻涂覆在正負(fù)極片，后經(jīng)過(guò)烘干與集流體輥壓復(fù)合；再通過(guò)分切設(shè)備將寬幅極片切割為符合電芯尺寸的窄條形成電極片。 ? 中道工序聚焦電芯組裝，需要進(jìn)行注液、焊接密封。通過(guò)卷繞或疊片工藝將正負(fù)極片與隔膜組合成電芯主體，隨后將電芯裝入金屬或鋁塑膜外殼中，并進(jìn)行烘干以去除殘留水分；此后注入電解液，最后通過(guò)焊接封口。 ? 后道工序則注重電池性能檢測(cè)，重點(diǎn)在化成分容。流程包括清洗電芯表面殘留電解液、干燥存儲(chǔ)以穩(wěn)定電解質(zhì)狀態(tài)，以及通過(guò)檢測(cè)設(shè)備對(duì)電池外觀、尺寸和電性能進(jìn)行篩選，最終通過(guò)充放電激活電池并測(cè)試實(shí)際容量。 固態(tài)電池生產(chǎn)流程有何變化？ ? 固態(tài)前道工藝可以采用干法或濕法。濕法與傳統(tǒng)液態(tài)前道工序基本無(wú)異；干法電極為近年新興技術(shù)，具有低成本、低能耗、高性能的優(yōu)勢(shì)。干法電極是在干燥狀態(tài)下混合活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑與粘結(jié)劑，經(jīng)干法涂布成形，后通過(guò)輥壓復(fù)合至集流體表面；電解質(zhì)膜亦可通過(guò)干/濕法制備，干法可通過(guò)輥壓/熔融擠出/靜電噴涂三種方式成膜，國(guó)內(nèi)主要使用輥壓為主，最后進(jìn)行分條定型。 ? 中段取消隔膜、注液工藝，新增膠框印刷、等靜壓。經(jīng)輥壓和分條完成定型后，在疊片前會(huì)增加膠框印刷環(huán)節(jié)，把樹(shù)脂音刷到電極邊緣形成回形框，在壓力下起到支撐絕緣作用；隨后，通過(guò)疊片堆疊極片與電解質(zhì)層。在進(jìn)入后道前，通常添加等靜壓環(huán)節(jié)以提升電解質(zhì)與極片的致密性，優(yōu)化界面接觸。半固態(tài)則仍需保留隔膜結(jié)構(gòu)、注液量較少僅需浸潤(rùn)。 ? 后段工藝不變，改用大壓力化成。部分全固態(tài)電池通過(guò)大壓力化成設(shè)備對(duì)電芯施加高壓，常規(guī)電池拘束壓力要求3-10t，固態(tài)電池化成拘束壓力一般要求60-80t（10Mpa壓強(qiáng)/單個(gè)電芯）；部分會(huì)使用預(yù)鋰化技術(shù)。 固態(tài)電池設(shè)備端有何升級(jí)？ ? 相比傳統(tǒng)液態(tài)鋰電制作，固態(tài)電池的制造工藝變化主要集中在前、中道。由于固態(tài)電池材料易與水、空氣等其它物質(zhì)反應(yīng)，整體、生產(chǎn)組裝環(huán)節(jié)的密封性有不同程度提升。 ? 前道環(huán)節(jié)：濕法制膜的設(shè)備差異較??；若引入干法工藝，則對(duì)應(yīng)需新增干混機(jī)、干法涂布設(shè)備 ? 中道環(huán)節(jié)：需要使用無(wú)隔膜疊片機(jī)替換傳統(tǒng)疊片卷繞機(jī)械；新增膠框印刷機(jī)用于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；新增等靜壓設(shè)備用以增強(qiáng)電芯內(nèi)組件界面之間的接觸效果。 ? 后道環(huán)節(jié)：低壓化成被替換為高壓化成，需配備高壓化成分容機(jī)以激活固態(tài)電池性能。