固态电池

固态电池是一种使用固态电解质代替传统液态电解质的电池技术。相比传统锂离子电池，固态电池具有更高的安全性、能量密度和循环稳定性。固态电池的基本组成通常包括以下几个部分：

固态锂电池结构

正极材料

正极材料是电池中负责储存锂离子的部分，常见的正极材料包括但不限于：

• 锂金属氧化物（如LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4）

• 锂镍锰钴氧化物（NMC）

• 锂镍钴铝氧化物（NCA）

  
  

固态电解质

固态电解质是固态电池的核心组成部分，它允许锂离子在电池充放电过程中通过，同时提供电子绝缘。固态电解质的材料可以是：

• 氧化物（如LiPON、LLZO）

• 硫化物（如Li2S-P2S5）

• 聚合物（如PEO、PAN）

  
  

负极材料

负极材料是电池中锂离子释放和嵌入的部分。在固态电池中，负极材料通常包括：

• 锂金属（如锂箔）

• 锂合金

• 碳基材料（如石墨烯、硬碳）

  
  

主流的固态电解质分为聚合物、氧化物、硫化物三大路线

• 聚合物固态电解质拥有良好的成膜性，但室温下离子电导率过低，单独使用无法满足需求。

• 氧化物固态电解质对水氧不敏感且电导率适中，过去在热稳定性与电化学窗口高、而材料价格低的优势加持下，成为国内团队的主流选择，并搭载半固态电池实现率先上车。

• 硫化物固态电解质由于其具有很好的加工性能以及极高的离子电导率，被认为是全固态锂电池中的有利竞争者。与氧化物固态电解质相比，硫化物固态电解质合成温度较低，杨氏模量低，更易加工和致密化，与正负极材料的界面接触性更好，粉末冷压成片后便能获得较高的离子电导率。

• 硫化物电解质也面临着在空气中不稳定、合成成本高的问题。由于硫化物遇空气会迅速水解生成毒性气体，因此电解质合成需在惰性气氛环境下进行，造成研发、制造、运输及储存成本高昂。

  
  

固态电解质对比

硫化物固态电解质固相法合成

固相法以高能球磨后热处理的方法为主，主要工艺流程包括：

（1）球磨：将硫化锂、五硫化二磷、氯化锂按照一定的比例混入球磨介质中，将混料加入到球磨机中机械研磨后得到浆料；

（2）干燥：将球磨后得到的浆料在保护气氛中干燥，得到硫化物固态电解质前驱体；

（3）烧结：将硫化物固态电解质前驱体置于惰性气体保护下的烧结炉中，高温烧结得到硫化物固态电解质；（4）破碎：将硫化物固态电解质加入到气流粉碎机中经过气流破碎，得到所需粒度的硫化物固态电解质，气流粉碎机单独置于手套箱内，全程密闭运行。

固相法制备硫化物固态电解质工艺流程

密闭隔离气流粉碎机

密闭隔离气流粉碎机是一种用于超细粉碎的设备，它在操作过程中可以实现对物料的密闭处理，以防止粉尘外泄和交叉污染。这种粉碎机特别适用于那些需要在无尘、无菌或者有特定环境要求下进行粉碎的物料。

密闭隔离气流粉碎机

• 密闭系统：整个粉碎过程在一个封闭的系统中进行，这意味着物料不会被暴露到外部环境中，同时也防止了外部污染物进入粉碎室。

• 隔离操作：操作人员与粉碎过程隔离，通常通过控制面板或自动化系统进行操作，以确保操作安全并减少对操作人员的潜在健康风险。

• 气流粉碎原理：物料通过高速气流的冲击和剪切力进行粉碎。气流粉碎机利用压缩空气作为动力，将物料加速至超音速，然后在粉碎室内与固定或活动的冲击表面发生碰撞，实现物料的粉碎。

• 精细控制：设备通常配备有精确的控制系统，允许操作者控制粉碎参数，如气流速度、温度、压力和粉碎时间，以实现对产品粒度和形态的精确控制。

• 低交叉污染风险：由于粉碎过程的密闭和隔离特性，物料之间的交叉污染风险被降到最低，这对于制药、食品加工和高精度化学产品生产尤为重要。

• 适用于敏感物料：密闭隔离气流粉碎机适用于处理易燃、易爆、有毒或具有特殊卫生要求的物料。

• 易于清洁和维护：设备设计考虑到了清洁和维护的便利性，通常可以快速拆卸和清洁，以满足不同批次生产的需求。

• 环境友好：由于减少了粉尘逸散和噪音污染，密闭隔离气流粉碎机对工作环境和周围环境的影响较小。

密闭隔离器气流粉碎机

在电池材料制备中，如正极材料或负极材料的生产，密闭隔离气流粉碎机可以用于制备具有一致粒度和形态的电池材料，这对于提高电池性能至关重要。