攻关在即一文了解固态电池的制备工艺！

目前，各大车企正积极布局固态电池技术的开发与应用。4月8日，上汽智己L6正式亮相，该车搭载行业首个量产上车的“超快充固态电池”。紧接着，广汽埃安旗下昊铂品牌宣布，昊铂“全固态”电池将于4月12日发布。据介绍，该电池采用100%固态电解质......有分析预测，今年将是固态电池产业发展的一个重要节点，年内有望实现固态电池的大规模装载应用。

固态电池与液态电池制造工艺对比

固态电池与液态电池，在制造工艺上有诸多相似的地方，如两种类型的电池在制备电极极片时，都经历浆料混合、涂布和延压，分切完成后进行极耳焊接、PACK，但核心区别有三点:

①在正极材料方面，固态电池采用复合化方法，即固态电解质与正极活性物质结合，作为复合正极；

②电解质添加方式不同，液态电池在极耳焊接后注入电解液并进行密封处理，而固态电池的固态电解质除了与正极活性物质混合形成复合正极外，还需在压延后的复合正极上再进行一次涂布；

③液态锂离子电池可以通过卷绕或叠片的方式组装，而固态电池由于其固态电解质如氧化物和硫化物的韧性较差，通常采用叠片形式封装。

固态电池的制造，核心工艺在于固态电解质成膜环节，这一过程通常涉及干法、湿法等多种成膜技术。电解质的成膜工艺会影响电解质厚度及相关性能，厚度偏薄，会导致其机械性能相对较差，容易引发破损和内部短路，偏厚则内阻增加，并由于电解质本身不含活性物质，影响电池的能量密度和可靠性。

湿法成膜工艺:模具支撑成膜，适用于聚合物和复合电解质，将电解质溶液倒入模具中，通过溶剂蒸发得到固态膜；正极支撑成膜，适用于无机和复合电解质膜，将溶液直接涂覆于正极表面，溶剂蒸发后，在正极表面形成固体电解质膜；骨架支撑成膜，适用于复合电解质膜，将电解质溶液注入骨架中，溶剂蒸发后，形成具有骨架支撑的固态电解质膜，以增强电解质膜的机械强度。

湿法工艺的关键在于粘接剂与溶剂的选取，要求溶剂易于蒸发，且对电解质具有良好的溶解能力和化学稳定性。然而，湿法成膜也存在一些缺点，其使用的溶剂可能有毒，整体成本较高，如果溶剂蒸发不完全，可能会降低电解质的离子导电性。因此，在实施湿法成膜时，需要精确控制工艺参数，以确保电解质膜的质量。

干法成膜工艺:此方法不需要使用溶剂，将电解质与粘接剂混合、研磨分散，随后对混合物进行加压，形成固态电解质膜。这种方法的优势在于不产生溶剂残留，然而，干法的缺点在于所得电解质膜相对较厚，由于电解质膜内部不含活性物质，这可能导致固态电池的能量密度下降。

其他成膜工艺:包括化学气相沉积、物理气相沉积(PVD)、电化学气相沉积以及真空溅射等方法。此类技术的成本较高，但由于其能够精确控制膜的厚度和质量，适用于薄膜型全固态电池制造。

在固态电解质的成膜过程中，不同类型的电解质材料，如聚合物、硫化物和氧化物等，因其独特的物理化学属性，适配于特定的制造工艺。聚合物可兼容更多工艺，硫化物对环境要求较高，氧化物适用于沉积与流延成型法。

①聚合物固态电解质的加工性能最优，具有较强的工艺兼容性，除了不宜造粒无法适用于沉积法之外，采用干法延压、干法喷涂、挤出、流延成型和浸润等工艺均可实现聚合物固态电解质成膜。

②硫化物由于在空气中稳定性较差，不适宜在高温环境下进行挤出法，也不适用于尺寸较小的沉积法。除此之外，可通过延压、喷涂等工艺完成硫化物固态电解质成膜。

③氧化物因具有陶瓷特性，脆性高，通常需要通过颗粒沉积结合烧结的方式来形成膜，或者在溶液共混的条件下进行流延成型。

半固态电池与传统锂电池的生产工艺具有较高的兼容性，生产设备基本上可以与现有锂电生产设备兼容，只需引入一条专产半固态隔膜的新生产线，生产设备与液态电池隔膜的设备兼容。

与传统电池相比，半固态电池的隔膜生产工艺基本保持一致，主要通过调整生产参数来满足新的技术要求。不过因为半固态电池需要提升离子导电率，因此需要采用特定的湿法拉伸和涂覆工艺来生产具有更大孔径和更高强度的隔膜。另外，尽管半固态电池的技术要求更高，但对隔膜的需求量与传统电池相比变化不大。

全固态电池有望从根本上解决现有锂离子电池的安全问题，但全固态电池想要从实验室规模转向工业化大规模生产，必须克服一系列技术和工艺挑战。未来全固态锂金属电池电芯在生产工艺上应着重关注提高电解质膜电导率、增强电解质膜的机械强度、优化正极活性物质的含量、提升正极面的容量及量产工艺等关键技术问题。