在固态电池产业化进程中,电极 / 电解质的致密化程度、界面接触质量是决定电池电化学性能的核心关键。作为粉体成型与材料致密化的核心工艺,温等静压技术在固态电池制备中的应用效果究竟如何?本次我们针对固态电池温等静压工艺开展专项测试,从微观结构、离子电导率到电化学性能进行全维度验证,为固态电池工艺优化提供核心参考。
本次测试以NCM9055 为正极材料、电解质膜为电解质层、硅基材料为负极组装固态电池,通过对比温等静压前后电池各结构及性能变化,精准分析等静压工艺的赋能价值,实验结果如下:
(1)电解质

未温等静压前,电解质层内部孔隙较多;温等静压后,电解质层实现高度致密化,电解质颗粒发生冷压烧结。
(2)正极

未温等静压前,正极层内部孔隙较多;温等静压后,正极层实现高度致密化,电解质颗粒发生形变并将正极颗粒紧密连接。
(3)电极-电解质界面

温等静压后,电极电解质界面接触紧密,无界面空洞。
(4)30℃离子电导率:
温等静压前:1.56*10-3 S/cm
温等静压后:1.84*10-3 S/cm
温等静压后电解质膜致密化程度高,离子传输迂曲度降低,故离子电导率稍高。
(5)首周比容量-电压曲线:

使用NCM9055作为正极材料,电解质膜为电解质层,硅基材料作为负极组装电池:
未温等静压正极层 + 未温等静压电解质膜:首圈放电比容量 195.9mAh/g,首效 84.02%;
未温等静压正极层 + 温等静压电解质膜:首圈放电比容量 215.9mAh/g,首效 86.45%;
温等静压正极层 + 温等静压电解质膜:首圈放电比容量 230.0mAh/g,首效 92.70%。
仅对电解质膜做温等静压处理,电池性能已出现明显提升;而对正极 - 电解质进行全环节温等静压处理后,电池的放电比容量和首效实现双重突破,首效提升超 8 个百分点,容量发挥达到最优水平。
(6)电池长循环

对电池进行了1C下的长循环表征,使用温等静压正极-电解质所组装电池放电比容量高,且具有不错的稳定性。
(7)结论
温等静压工艺能够有效降低固态电池内部孔隙,实现电极-电解质界面的紧密融合,对提升固态电池的容量发挥、首次库仑效率及循环稳定性具有重要意义。
在固态电池从实验室走向中试与量产的过程中,工艺一致性与界面控制能力将决定最终产品的性能上限。作为温等静压设备厂家,我们持续关注工艺与材料之间的匹配关系,为固态电池研发与生产提供稳定、可控的温等静压解决方案。
光年固科作为专注全固态电池温等静压机的设备提供商,我们深耕温等静压技术在全固态电池领域的应用研发,精准匹配全固态电池极片、电解质成型等关键工艺需求。凭借设备高压力均匀性、温度稳定性及智能化控制优势,助力客户提升电池能量密度与循环寿命,赋能全固态电池产业化进程。若您需定制化设备解决方案或了解技术细节,欢迎联系我们,共探新能源储能未来。
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