在新能源革命的浪潮中，全固態(tài)鋰電池（ASLBs）因其高能量密度、高安全性的革命性優(yōu)勢，被視為下一代動力電池的解決方案。然而，如何實(shí)現(xiàn)硫化物固態(tài)電解質(zhì)（SE）與電極材料的高效界面融合，一直是制約其產(chǎn)業(yè)化的核心技術(shù)瓶頸。近日，韓國延世大學(xué)研究團(tuán)隊在《Energy Storage Materials》發(fā)表的最新成果中，揭示了一種通過溫等靜壓機(jī)（WIP）優(yōu)化固態(tài)電池制造工藝的創(chuàng)新方案，為低成本、高良率的規(guī)模化生產(chǎn)提供了新思路。

WS-70-200-600Mpa固態(tài)電池專用WIP簡介

溫等靜壓機(jī)是一種特殊的等靜壓機(jī)，它在等靜壓技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合了溫度控制的功能。

等靜壓技術(shù)是一種利用高壓液體或氣體作為傳壓介質(zhì)，將壓力均勻地傳遞到被加工物體各個表面的技術(shù)。而溫等靜壓機(jī)則在此基礎(chǔ)上，通過加熱系統(tǒng)對被加工物體進(jìn)行加熱，以實(shí)現(xiàn)溫度和壓力的雙重控制。

溫等靜壓機(jī)實(shí)物圖

溫等靜壓機(jī)（Warm Isostatic Pressing，WIP）是一種集高溫與均勻壓力于一體的先進(jìn)成型設(shè)備。其工作原理是通過惰性氣體（如氬氣）在密閉腔體內(nèi)施加各向同性壓力（通常達(dá)數(shù)百M(fèi)Pa），并在高溫環(huán)境下（如300-400℃）對材料進(jìn)行熱壓處理。這種技術(shù)最初廣泛應(yīng)用于陶瓷、硬質(zhì)合金等領(lǐng)域，近年來被引入鋰電池制造，尤其在硫化物固態(tài)電解質(zhì)膜（SE膜）的封裝中展現(xiàn)出優(yōu)勢。

等靜壓原理圖

陶瓷成型領(lǐng)域革新

提高陶瓷材料的致密度：WIP技術(shù)通過施加高溫高壓，使陶瓷材料內(nèi)部的空隙和缺陷得到有效減少，從而提高了陶瓷的致密度和機(jī)械強(qiáng)度。

優(yōu)化陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)：在WIP的高溫高壓環(huán)境下，陶瓷材料的微觀結(jié)構(gòu)得到優(yōu)化，晶粒尺寸和分布更加均勻，這有助于提高陶瓷材料的性能和穩(wěn)定性。

實(shí)現(xiàn)復(fù)雜形狀的陶瓷成型：WIP技術(shù)能夠處理各種復(fù)雜形狀的陶瓷成型體，滿足不同領(lǐng)域?qū)μ沾芍破返男枨蟆?/span>

WIP賦能固態(tài)電池優(yōu)勢

提升電池性能

增強(qiáng)致密性：WIP通過施加高溫高壓，使固態(tài)電池的電極和電解質(zhì)材料在微觀層面上更加緊密地結(jié)合在一起。這種致密性的提升有助于減少電池內(nèi)部的空隙和缺陷，從而提高電池的離子電導(dǎo)率和機(jī)械強(qiáng)度。

實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證顯示，WIP工藝使富鎳三元正極（NCM 70%）的容量發(fā)揮率提升10%，為高鎳體系在固態(tài)電池中的應(yīng)用掃清障礙。

優(yōu)化界面接觸：在固態(tài)電池中，電解質(zhì)與電極之間的界面接觸是影響電池性能的關(guān)鍵因素之一。WIP通過高溫高壓處理，可以優(yōu)化電解質(zhì)與電極之間的界面接觸，降低界面阻抗，從而提高電池的能量密度和功率密度。

等靜壓處理前后對比圖

簡化生產(chǎn)工藝

減少生產(chǎn)步驟：傳統(tǒng)的固態(tài)電池生產(chǎn)工藝中，需要多個步驟來確保電池組件之間的良好接觸和密封。而WIP通過一步法高溫高壓處理，可以顯著減少生產(chǎn)步驟，提高生產(chǎn)效率。

降低生產(chǎn)成本：WIP的使用可以減少對額外密封步驟的需求，從而降低生產(chǎn)過程中的材料和人工成本。此外，由于WIP可以生產(chǎn)更高性能的電池，因此可以通過提高電池的能量密度和延長使用壽命來降低整體成本。文獻(xiàn)中提出的“濕法漿料+原位硫化"工藝結(jié)合WIP封裝，無需復(fù)雜真空鍍膜設(shè)備，可將量產(chǎn)成本降低60%以上，為軟包電池的大規(guī)模制造提供可行路徑。

提高生產(chǎn)效率和良品率

自動化生產(chǎn)：WIP可以與自動化生產(chǎn)線相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)固態(tài)電池的連續(xù)生產(chǎn)和高效輸出。這種自動化生產(chǎn)方式可以顯著提高生產(chǎn)效率，并減少人為因素導(dǎo)致的生產(chǎn)誤差。

良品率提升：通過WIP處理，可以確保電池組件之間的良好接觸和密封，從而降低因接觸不良或密封不嚴(yán)導(dǎo)致的電池失效風(fēng)險。這有助于提高固態(tài)電池的良品率，降低生產(chǎn)成本。