باتری های حالت جامد و باتری های مایع شباهت های زیادی در فرآیندهای تولید دارند. به عنوان مثال ، فرآیند تولید ورق الکترود مبتنی بر مخلوط کردن دوغاب ، پوشش و تقویم است. پس از برش ، زبانه ها جوش داده می شوند و بسته بندی می شوند (بسته های باتری به گروه ها پردازش می شوند). با این حال ، تفاوت هایی نیز وجود دارد.
سه تفاوت اساسی وجود دارد:
1) مواد کامپوزیت کاتدی برای باتری های حالت جامد. مخلوطی ازالکترولیت جامدو ماده فعال کاتد به عنوان یک کاتد کامپوزیت استفاده می شود.
2) روش های مختلف افزودن الکترولیت. باتری های مایع پس از جوش داده شدن و بسته بندی زبانه ها، الکترولیت را در باتری پر می کنند. علاوه بر تشکیل یک کاتد کامپوزیت با مواد فعال کاتد، الکترولیت های جامد نیز باید دوباره روی کاتد کامپوزیت نورد شده پوشش داده شوند.
3) ورق الکترود باتری لیتیوم یون مایع را می توان با سیم پیچ یا انباشته ترکیب کرد. باتری های حالت جامد معمولاً به صورت انباشته بسته بندی می شوند زیرا الکترولیت های جامد آنها مانند اکسیدها و سولفیدها چقرمگی ضعیفی دارند.
فناوری اصلی الکترولیت جامد تشکیل فیلم است که می تواند به فرآیند خشک، فرآیند مرطوب و سایر فرآیندها تقسیم شود.
فناوری اصلی تولید باتری با حالت جامد استفیلم الکترولیت جامدفرآیند تشکیل فرآیند تشکیل فیلم الکترولیت بر ضخامت و خصوصیات مرتبط با الکترولیت تأثیر می گذارد. اگر ضخامت خیلی نازک باشد ، خصوصیات مکانیکی آن نسبتاً ضعیف خواهد بود که باعث آسیب و اتصال کوتاه داخلی می شود. اگر ضخامت خیلی ضخیم باشد ، مقاومت داخلی افزایش می یابد. از آنجا که خود الکترولیت حاوی مواد فعال نیست ، چگالی انرژی سلول ها و سیستم های باتری کاهش می یابد.
روند شکل گیری فیلم مرطوب:
تشکیل فیلم با پشتیبانی از قالب، مناسب برای الکترولیت های پلیمری و کامپوزیت، محلول الکترولیت جامد را در قالب ریخته و پس از تبخیر حلال، فیلم الکترولیت جامد را به دست آورید.
تشکیل فیلم پشتیبانی از الکترود مثبت برای فیلم الکترولیت معدنی و کامپوزیت مناسب است. محلول الکترولیت جامد به طور مستقیم روی سطح الکترود مثبت ریخته می شود و پس از تبخیر حلال ، یک فیلم الکترولیت جامد روی سطح الکترود مثبت تشکیل می شود.
فیلم پشتیبانی از اسکلت برای فیلم الکترولیت کامپوزیت مناسب است. محلول الکترولیت به اسکلت تزریق می شود و پس از تبخیر حلال ، یک فیلم الکترولیت جامد با پشتیبانی اسکلت شکل می گیرد که می تواند قدرت مکانیکی فیلم الکترولیت را بهبود بخشد.
هسته فرآیند مرطوب ، انتخاب چسب و حلالها است. حلال ها به راحتی تبخیر می شوند و حلالیت و ثبات شیمیایی خوبی برای الکترولیت ها دارند.
مضرات فرآیند مرطوب این است که حلال ها ممکن است سمی باشند ، هزینه کلی نسبتاً زیاد است و اگر حلال به طور ناقص تبخیر شود ، ممکن است هدایت یونی الکترولیت کاهش یابد.
روند شکل گیری فیلم خشک:
مخلوط کردنالکترولیت جامدو ماده چسبنده، آنها را آسیاب و پراکنده کنید و مخلوط پراکنده را تحت فشار (حرارت) قرار دهید تا یکفیلم الکترولیت جامدبشر این روش از حلالها استفاده نمی کند و هیچ باقی مانده حلال وجود ندارد. ضرر روش خشک این است که فیلم الکترولیت نسبتاً ضخیم است و از آنجا که حاوی مواد فعال نیست ، چگالی انرژی باتری حالت جامد را کاهش می دهد.
سایر فرآیندهای تشکیل فیلم:
از جمله روش های شیمیایی، فیزیکی، رسوب بخار الکتروشیمیایی و سایر روش ها. چنین فرآیندهایی نسبتاً گران هستند و برای باتری های تمام حالت جامد لایه نازک مناسب هستند.
روش های زیادی برای تشکیل فیلم الکترولیت جامد وجود دارد. پلیمرها، سولفیدها و اکسیدها می توانند بر اساس ویژگی های خود با مناسب ترین فرآیند تشکیل فیلم مطابقت داشته باشند.
(1) الکترولیتهای جامد پلیمر بهترین عملکرد پردازش و قوی ترین سازگاری فرآیند را دارند. به جز این واقعیت که آنها نمی توانند گرانول شوند و برای روش رسوب مناسب نیستند ، می توان با تقویم خشک ، پاشش خشک ، اکستروژن ، ریخته گری نوار و نفوذ ، تشکیل فیلم الکترولیت جامد پلیمری حاصل شد.
(2) سولفید برای اکستروژن در دمای بالا و رسوب اندازه کوچک به دلیل پایداری هوا ضعیف مناسب نیست. فرآیندهای دیگر مانند نورد و پاشش را می توان برای تشکیل فیلم الکترولیت جامد سولفید استفاده کرد.
(3) اکسیدها خواص سرامیکی دارند و بسیار شکننده هستند، بنابراین باید با ترکیب رسوب ذرات و تف جوشی، یا با ریخته‌گری در شرایط اختلاط محلول، به لایه‌هایی تبدیل شوند.
باتری های نیمه جامد با فرآیندهای تولید باتری های لیتیومی سنتی سازگار هستند و تجهیزات تولید اساساً با باتری های لیتیومی سازگار هستند. فقط نیاز به افزودن یک خط تولید جدید اختصاص داده شده به جداکننده های نیمه جامد دارد و تجهیزات تولید با تجهیزات جداکننده باتری مایع سازگار است.
باتری‌های نیمه جامد به جداکننده‌ها نیاز دارند که اندازه منافذ بزرگتر و استحکام بالاتری داشته باشند و از فرآیند مرطوب و فرآیند پوشش استفاده کنند.
در مقایسه با باتری های سنتی، هیچ تغییر فرآیند آشکاری در جداکننده های باتری های نیمه جامد وجود ندارد و پارامترها قابل تنظیم هستند. با این حال، از آنجا که باتری های نیمه جامد نیاز به بهبود هدایت یونی دارند، جداکننده ها به اندازه منافذ بزرگتر و استحکام بالاتر نیاز دارند، بنابراین یک فرآیند کشش و پوشش مرطوب مورد نیاز است.
علاوه بر این، تقاضا برای جداکننده در هر واحد برای باتری نیمه جامد تغییری نکرده است.
