新質(zhì)生產(chǎn)力材料---固態(tài)電池生產(chǎn)技術(shù)

QT能源科技有限公司成立于2022年11月30日，投資557718萬元，購置位于臺州市黃巖區(qū)澄江街道工業(yè)地塊，占地面積164087.4m2，通過新建工業(yè)廠房及其他配套設(shè)施，并購置電極、裝配、檢測、PACK等設(shè)備，實(shí)施清陶10GWh固態(tài)鋰電池項(xiàng)目。

項(xiàng)目投料方式：

本項(xiàng)目主材噸包裝經(jīng)過吊裝設(shè)備將主材吊到投料口，采用負(fù)壓方式吸入到計(jì)量罐內(nèi)，輔材投料采用真空吸料方式加入攪拌機(jī)內(nèi)，投料過程中加料首先關(guān)閉料倉出料閥門，開啟真空泵使料倉和輸送管道內(nèi)形成真空；再接上真空吸槍，物料被吸入輸送管道，并進(jìn)入料倉中；真空泵與料倉之間設(shè)置有過濾器，對氣體和粉料進(jìn)行分離；當(dāng)料倉內(nèi)添加到一定量的物料后，真空泵停止。生產(chǎn)時主材通過重力落料方式投入攪拌機(jī)內(nèi)。溶劑采用隔膜泵從NMP儲罐中經(jīng)過密封管道輸送到計(jì)量罐內(nèi)，生產(chǎn)時采用流量計(jì)輸送到攪拌機(jī)內(nèi)。本項(xiàng)目投料過程均先投加液狀原料，再投加粉狀原料，有利于減少粉塵的產(chǎn)生量。

材料混配方式：

本項(xiàng)目主材噸包裝經(jīng)過吊裝設(shè)備將主材吊到投料口，采用負(fù)壓方式吸入到計(jì)量罐內(nèi)，輔材投料采用真空吸料方式加入攪拌機(jī)內(nèi)，投料過程中加料首先關(guān)閉料倉出料閥門，開啟真空泵使料倉和輸送管道內(nèi)形成真空；再接上真空吸槍，物料被吸入輸送管道，并進(jìn)入料倉中；真空泵與料倉之間設(shè)置有過濾器，對氣體和粉料進(jìn)行分離；當(dāng)料倉內(nèi)添加到一定量的物料后，真空泵停止。生產(chǎn)時主材通過重力落料方式投入攪拌機(jī)內(nèi)。溶劑采用隔膜泵從NMP儲罐中經(jīng)過密封管道輸送到計(jì)量罐內(nèi)，生產(chǎn)時采用流量計(jì)輸送到攪拌機(jī)內(nèi)。本項(xiàng)目投料過程均先投加液狀原料，再投加粉狀原料，有利于減少粉塵的產(chǎn)生量。

項(xiàng)目BOM表：

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核心原材料：

正極

鎳鈷錳酸鋰：年消耗22652噸；

單壁納米碳管：年消耗1849噸；

多壁碳納米管（CNT）：年消耗2319噸；

導(dǎo)電碳黑（SP）：年消耗265噸；

N-甲基吡咯烷酮（NMP）：年消耗7109噸；

三氧化二鋁：年消耗543噸；

負(fù)極

石墨：年消耗13171噸；

羧甲基纖維素（CMC）鈉、粒度50μm：年消耗207噸；

丁苯膠乳膠（SBR）：年消耗689噸；

固態(tài)電解質(zhì)

雙三氟甲基磺酰亞胺鋰（LiTFSI）：年消耗106噸；

鋰鑭鋯氧粉體（LLZTO）：年消耗178噸；

二甲基乙酰胺（DMAC）：年消耗4384噸；

N-甲基吡咯烷酮（NMP）：年消耗130噸；

浸潤電解液

電池電解液(EC、DEC、DMC、EMC、PP、PC均≤60.0％，LiPF610.0~20.0％):

年消耗545.6噸；

碳酸二甲酯（DMC）：年消耗472噸；

基材

正極鋁箔：年消耗2112噸；

負(fù)極銅箔：年消耗3639噸；

聚酰亞胺高溫膠帶：年消耗595182平方米；

PET疊片終止膠帶：年消耗178555平方米；

PP隔膜：年消耗11810萬平方米；

無紡布：年消耗71500萬平方米；

密封

雙組份（環(huán)氧/聚酯）導(dǎo)熱結(jié)構(gòu)膠：

A組份：填料40~70%、氫氧化鋁10~30%、胺類物質(zhì)＜15%、聚硫醇＜15%、有機(jī)硅聚合物＜3%

B組份：填料50~90%、氫氧化鋁10~30%、聚酯共聚物10~20%、環(huán)氧樹脂1~10%、藍(lán)色染料＜3%、有機(jī)硅聚合物＜3%

年消耗共380噸；

密封鋁釘：年消耗2500萬個；

密封膠釘：年消耗2500萬個；

過程PP密封釘：年消耗2500萬個；

隔熱墊固態(tài)：年消耗1342萬個；

串聯(lián)匯流排：年消耗1241萬個。

鋰離子電池整體生產(chǎn)工藝示意圖：

主要工藝說明

極片：

項(xiàng)目負(fù)極極片生產(chǎn)工藝與正極極片生產(chǎn)工藝一致，僅原料不同。正/負(fù)極主輔材采用投料系統(tǒng)經(jīng)過密封管道自動輸送攪拌機(jī)內(nèi)，采用雙行星制漿機(jī)在一定轉(zhuǎn)速、-0.080MPa真空條件下將主輔材進(jìn)行攪拌分散，再經(jīng)過過濾、除鐵、除泡后制成分散均勻、穩(wěn)定的漿料。制漿配料過程中有粉塵產(chǎn)生。

自動投料：

主材噸包裝經(jīng)過吊裝設(shè)備將主材吊到投料口，采用負(fù)壓方式吸入到計(jì)量罐內(nèi)，輔材投料采用真空吸料方式加入攪拌機(jī)內(nèi)，投料過程中加料首先關(guān)閉料倉出料閥門，開啟真空泵使料倉和輸送管道內(nèi)形成真空；再接上真空吸槍，物料被吸入輸送管道，并進(jìn)入料倉中；真空泵與料倉之間設(shè)置有過濾器，對氣體和粉料進(jìn)行分離；當(dāng)料倉內(nèi)添加到一定量的物料后，真空泵停止。

生產(chǎn)時主材通過重力落料方式投入攪拌機(jī)內(nèi)；整個過程中粉塵經(jīng)過管道負(fù)壓收集經(jīng)布袋除塵和高效過濾器處理凈化后返回車間。溶劑采用隔膜泵從NMP存儲罐中經(jīng)過密封管道輸送到計(jì)量罐內(nèi)，生產(chǎn)時采用流量計(jì)輸送到攪拌機(jī)內(nèi)。本項(xiàng)目投料過程均先投加液狀原料，再投加粉狀原料，有利于減少粉塵的產(chǎn)生量。

正極粉體原料（鎳鈷錳酸鋰、導(dǎo)電炭黑和PVDF）、負(fù)極粉體原料（石墨、CMC）在密閉的正極（負(fù)極）配料房內(nèi)進(jìn)行投料，所用設(shè)備是自動上料機(jī)系統(tǒng)，粉體原料均為噸袋或紙袋，因此該過程不會產(chǎn)生粉塵。將噸袋或紙袋裝的鎳鈷錳酸鋰（固）、導(dǎo)電炭黑（固）、PVDF（固）的出料口與混合器進(jìn)料口通過軟管相接，采用重力投料的方式。

加料投料時，首先關(guān)閉料倉出料閥門，拆去噸袋或紙袋外層包裝，將內(nèi)包裝是鋁塑膜噸袋或者紙袋直接投入設(shè)備中，再由設(shè)備內(nèi)部進(jìn)行開袋，依靠物料自身重力將物料投入計(jì)量罐中，由計(jì)量罐將每種物料投送至發(fā)送罐，再集中由發(fā)送罐投入攪拌機(jī)進(jìn)行混料；至此，一個投料過程完成。

勻漿：

正極勻漿：將單壁納米碳管、NMP、CNT采用隔膜泵+流量計(jì)通過密封管道輸送乳化機(jī)內(nèi)，攪拌0.5~1h左右，使其充分溶解，至呈糖狀液體，制成NMP膠液。

主材經(jīng)過自動計(jì)量精確計(jì)算重量，采用重力落料經(jīng)過管道輸送到攪拌機(jī)內(nèi)，膠液通過隔膜泵+流量計(jì)，經(jīng)過密封管道輸送到攪拌機(jī)內(nèi)(真空度-0.08Mpa)，材料輸送到攪拌機(jī)后設(shè)定公轉(zhuǎn)、自轉(zhuǎn)、真空度等參數(shù)經(jīng)過4~8H攪拌制成正極漿料，漿料制成后，通過管道自動輸送出到儲存罐，經(jīng)初過濾最低要求過150目）、除鐵（用磁鐵吸除漿料中的鐵雜質(zhì)）、消泡和漿料粘度檢測后輸送入涂布機(jī)。

正極攪拌機(jī)使用NMP溶液（濃度是99%的NMP溶液，混合1%的漿料）進(jìn)行常溫?cái)嚢枨逑矗?5天清洗一次，約20次/年，12.5T/次，產(chǎn)生清洗廢液。濾網(wǎng)上的少量濾渣需定期拆下，用無塵布擦拭干凈；另外，遇停產(chǎn)或設(shè)備維修，需要用棉布將合漿壁上掛料擦凈，產(chǎn)生廢擦拭棉布。

負(fù)極勻漿：

①純水儲存在勻漿車間的1500L儲罐中。首先，按所需純水用量通過人機(jī)對話控制系統(tǒng)控制，通過管道自動輸送系統(tǒng)將儲罐中的純水加入攪拌機(jī)中。

②投加純水、SBR后，密閉合漿罐，然后緩慢打開合漿罐上的真空閥，緩慢抽真空；到達(dá)真空度-0.080MPa以下后，關(guān)閉合漿罐上的真空閥，停止抽真空；再通過管道向攪拌機(jī)中輸入CMC，每次三分之一，分三次加入，每十分鐘加入一次；最后開啟攪拌機(jī)在常溫下開始打膠，打膠時間為5h，制成2%的膠液，靜置并保持真空密閉狀態(tài)。為保證漿料質(zhì)量，減少攪拌過程產(chǎn)生氣泡，攪拌機(jī)設(shè)置真空泵，待形成濕料后開始抽取真空。

③漿料制成后，通過管道自動輸送出到儲存罐，經(jīng)初過濾最低要求過150目）、除鐵（用磁鐵吸除漿料中的鐵雜質(zhì)）、消泡和漿料粘度檢測后輸送入涂布機(jī)。

濾網(wǎng)上的少量濾渣需定期拆下，用無塵布擦拭干凈；另外，遇停產(chǎn)或設(shè)備維修，需要用棉布將合漿壁上掛料擦凈，產(chǎn)生廢擦拭棉布、廢負(fù)極漿料。負(fù)極攪拌機(jī)使用純水進(jìn)行常溫?cái)嚢枨逑矗?5天清洗一次，約20次/年，17.6T/次；攪拌機(jī)零部件300次/年，0.1T/次。負(fù)極清洗過程會產(chǎn)生清洗廢水。

涂布：

涂布采用雙層兩面高速連續(xù)擠壓涂布機(jī)，涂布烘箱采用蒸汽加熱，漿料經(jīng)密封管道從制漿輸送到涂布中轉(zhuǎn)罐，經(jīng)過過濾、除鐵由螺桿泵輸送到涂布頭中，經(jīng)模頭擠壓均勻涂覆在正/負(fù)極箔材上（正極基材為鋁箔，負(fù)極基材為銅箔，放卷后直接使用，無前處理工序），涂布溫度在120℃左右，涂布速度為60m/min，涂布厚度為0.2mm。

涂布后的濕極片送入涂布機(jī)自帶的干燥烘箱進(jìn)行干燥，去除漿料中的溶劑或水分，其中正極為NMP廢氣，負(fù)極為水分，干燥溫度約90~140℃。本項(xiàng)目干燥烘箱采用蒸汽加熱，NMP由熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)帶走進(jìn)入NMP冷凝回收系統(tǒng)處理。干燥后的極片經(jīng)張力調(diào)整、自動糾偏、面密度檢測合格后收卷，供下一步工序進(jìn)行加工。

涂布機(jī)為全密封設(shè)備，涂布基片進(jìn)出口為微負(fù)壓，同時在涂布機(jī)烘箱上安裝配套的NMP回收系統(tǒng)，涂布及干燥過程中揮發(fā)的NMP全部進(jìn)入NMP回收系統(tǒng)，回收后的NMP委托供貨單位回收處理。

涂布機(jī)產(chǎn)生的NMP廢氣通過排風(fēng)機(jī)將其從設(shè)備內(nèi)抽出后，進(jìn)入熱回收器，通過真空泵壓入冷凝器[制冷劑為R-134a（四氟乙烷），為目前國際公認(rèn)的替代R12的主要制冷工質(zhì)之一，是環(huán)保型制冷劑，通過一級冷卻段、二級冷卻段兩級冷卻水的熱量交換后，將冷凝為液態(tài)的NMP導(dǎo)入至回收液體罐中，委托供貨單位回收處理，剩余廢氣（＜30mg/m2）經(jīng)排氣筒排入大氣。主要是利用同一物質(zhì)在不同溫度下具有不同的飽和蒸汽分壓，且溫度越低，飽和蒸汽分壓越低。將廢氣溫度逐級降低后，使廢氣中NMP達(dá)到過飽和狀態(tài)而結(jié)露析出，從而實(shí)現(xiàn)NMP與空氣組分的分離。每天生產(chǎn)完后，涂布機(jī)與極片接觸位置需要用棉布擦拭干凈，產(chǎn)生廢擦拭棉布。

聚偏氟乙烯（PVDF）的分解溫度為＞316℃，項(xiàng)目的烘干溫度為105℃，遠(yuǎn)低于其分解溫度，故PVDF不會發(fā)生分解而產(chǎn)生氟化氫氣體。

輥壓：

正極輥壓采用單輥輥壓機(jī)，負(fù)極采用雙輥輥壓機(jī)，涂布后極卷經(jīng)過展平、糾偏、進(jìn)入對輥裝置，在0.5～0.7Mpa壓力條件下將極片涂層壓實(shí)，壓實(shí)后極片厚度滿足工藝要求，經(jīng)過展平、測厚后收卷。

分切：

采用輥壓分切一體機(jī)將極卷按照規(guī)定尺寸進(jìn)行分切，極卷由人工采用上料小車安裝在放卷軸上，極卷通過糾偏、張力控制、主牽引、進(jìn)入分切刀內(nèi)，極卷分切后經(jīng)過除塵、除鐵、糾偏收卷。分切后進(jìn)行極片尺寸檢測，不合格產(chǎn)品作為廢極片處理，合格極片進(jìn)入下道工序。

制備（自動投料、勻漿）：

固態(tài)電解質(zhì)由企業(yè)自行制備，電解質(zhì)制漿采用自動上料系統(tǒng)上料，固態(tài)電解質(zhì)以DMAC（二甲基乙酰胺）為主要溶劑（重量比例超過30%）將其他戊類（LLZTO鋰鑭鋯鉭氧氧化物固態(tài)電解質(zhì)）、LiTFSI混合制成漿料。其制備過程同正極（負(fù)極）漿料的制備過程一致。濾網(wǎng)上的少量濾渣需定期拆下，用無塵布擦拭干凈；另外，遇停產(chǎn)或設(shè)備維修，需要用棉布將合漿壁上掛料擦凈，產(chǎn)生廢擦拭棉布。攪拌機(jī)、管道使用NMP溶液（濃度是99%的NMP溶液，混合1%的漿料）進(jìn)行常溫?cái)嚢枨逑矗?5天清洗一次，5.4T/次，清洗過程會產(chǎn)生清洗廢液。

涂布：

半固態(tài)電解質(zhì)成型采用轉(zhuǎn)移式連續(xù)涂布，烘箱采用蒸汽加熱，將制備好的電解質(zhì)漿料通過隔膜泵和密封輸送管道輸送到涂布機(jī)模頭中，通過調(diào)整刮刀間隙保證涂層均勻性。涂覆后極片傳送到烘箱內(nèi)經(jīng)過90~120℃高溫烘烤，快速揮發(fā)電解質(zhì)中溶劑。經(jīng)過牽引、糾偏、輥壓、面密度檢測合格后收卷。

涂布機(jī)產(chǎn)生的DMAC廢氣通過排風(fēng)機(jī)將其從設(shè)備內(nèi)抽出后，進(jìn)入熱回收器，通過真空泵壓入冷凝器[制冷劑為R-134a（四氟乙烷），為目前國際公認(rèn)的替代R12的主要制冷工質(zhì)之一，是環(huán)保型制冷劑]中，通過一級冷卻段、二級冷卻段兩級冷卻水的熱量交換后，將冷凝為液態(tài)的液體溶劑導(dǎo)入至回收液體罐中，委托供貨單位回收處理，剩余廢氣（＜30mg/m2）經(jīng)排氣筒排入大氣。主要是利用同一物質(zhì)在不同溫度下具有不同的飽和蒸汽分壓，且溫度越低，飽和蒸汽分壓越低。將廢氣溫度逐級降低后，使廢氣中DMAC達(dá)到過飽和狀態(tài)而結(jié)露析出，從而實(shí)現(xiàn)DMAC與空氣組分的分離。

電解質(zhì)干燥過程中揮發(fā)的DMAC全部進(jìn)入NMP回收系統(tǒng)，回收后的回收液委托供貨單位回收處理。每天生產(chǎn)完后，涂布機(jī)與極片接觸位置需要用棉布擦拭干凈，產(chǎn)生廢擦拭棉布。

電芯模切

采用高速五金模切生產(chǎn)，人工將極卷安裝到設(shè)備的放卷氣脹軸上，設(shè)備自動放卷，糾偏機(jī)構(gòu)對放卷過程進(jìn)行自動糾偏，并通過張力控制系統(tǒng)控制放卷張力，進(jìn)入模切之前會進(jìn)行二次糾偏（過程糾偏），放卷儲片，沖切工位利用五金模將極耳沖切成型、R角成型、CCD瑕疵檢測，然后通過拉料機(jī)構(gòu)拉到裁切位裁切成片后，通過輸送皮帶運(yùn)送至尺寸檢測，經(jīng)過刷粉檢測后（兩面），不良品自動被分類剔除到NG料盒中，合格品被收集到成品料盒。

電芯疊片

將整卷隔膜放入疊片機(jī)中，按照正極片—隔膜—負(fù)極片相互間隔的方式，在疊片機(jī)中進(jìn)行Z字形疊片。完成后貼固定膠、二維碼膠。

設(shè)備采用彈夾式極片料盒上料，正負(fù)極極片料盒通過人工退入到疊片機(jī)的取料位。離子導(dǎo)體膜放卷為主動放卷，有張力控制機(jī)構(gòu)。離子導(dǎo)體膜通過放卷帶路引入疊片臺，疊片臺帶動離子導(dǎo)體膜前后往復(fù)移動。負(fù)極片先疊，負(fù)極機(jī)械手吸盤先將負(fù)極片從負(fù)極料盒中取出，經(jīng)CCD預(yù)定位后疊放在疊片臺；疊片臺移動到正極疊片位，同時正極機(jī)械手吸盤將正極片從正極料盒中取出，經(jīng)CCD預(yù)定位后疊放在疊片臺上；然后疊片臺返回負(fù)極，疊負(fù)極片。正負(fù)極如此交替疊片；設(shè)備可實(shí)現(xiàn)雙工位同時疊片。

單個電芯疊片完成后，機(jī)械手夾取電芯下料，依次完成離子導(dǎo)體膜切斷，尾卷、自動平貼二維碼、側(cè)面貼膠、稱重后自動下料至輸送線托盤中。

電芯裝配

裝配采用全自動裝配線生產(chǎn)，線體包括：絕緣檢測、熱壓成型、X-RAY對齊度檢測、絕緣/厚度檢測、預(yù)焊、極耳裁切、極耳終焊、焊印貼膠、包Mylar膜、入殼、頂蓋焊接、氦檢、絕緣檢測工序。

絕緣檢測：利用絕緣測試儀對電池施加高壓直流電，檢測電池絕緣性能。

熱壓成型：利用熱烘箱將電池加熱到預(yù)定溫度，電池在高溫、高壓條件下離子導(dǎo)體膜與極片粘合定型。

綜合檢測：利用絕緣測試儀檢測電池絕緣值，利用高度測量儀器檢測極組厚度。

預(yù)焊：通過超聲波焊接機(jī)發(fā)出的高頻振動波傳遞到兩個需焊接的金屬表面，在加壓的情況下，使兩個金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合。

極耳裁切：裁切過程對極耳壓緊，利用五金刀具將多余極耳裁切掉。

極耳終焊：分別在正、負(fù)極焊機(jī)上將極耳焊接在電芯疊片體上。正、負(fù)極耳均外購，正極耳是由熱熔膠帶和鋁帶組成的鋁極耳，負(fù)極耳是由熱熔膠帶和銅帶組成的銅極耳。此工序采用極耳焊接機(jī)，不使用任何助劑，直接使金屬相連，因此不產(chǎn)生焊接廢氣。

焊接工藝介紹如下：鋰電池極耳焊接機(jī)是利用高頻振動波傳遞到兩個需焊接的金屬表面，在加壓的情況下，使兩個金屬表面相互摩擦而形成分子層之間的熔合，其優(yōu)點(diǎn)在于快速、節(jié)能、熔合強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好、無火花、接近冷態(tài)加工，不需任何助焊劑、氣體、焊料，環(huán)保安全，無焊煙產(chǎn)生，無需安裝排焊煙裝置。

焊印貼膠帶：在焊點(diǎn)位置貼上保護(hù)膠帶并用測試機(jī)進(jìn)行檢測。

包Mylar膜：機(jī)械手夾取電芯上料、定位，人工進(jìn)行底托片上料、絕緣片上料，機(jī)械手抓取絕緣片與底托片熱熔，對極組絕緣片熱熔、側(cè)部熱熔，機(jī)械手對極組及絕緣片貼固定膠、尾部貼固定膠，采用絕緣測試儀對大面進(jìn)行絕緣檢測。

入殼：設(shè)備通過鋁殼定位機(jī)構(gòu)定位鋁殼，入殼機(jī)械手夾取電芯，通過四周的入殼導(dǎo)向裝置，將電芯壓入到鋁殼中，完成入殼。通過合蓋機(jī)構(gòu)對入殼后的電池進(jìn)行合蓋，通過檢測儀器對合蓋后間隙檢測，通過激光焊接對合蓋后的電池進(jìn)行預(yù)點(diǎn)焊，確定良品和不良品，并將不良品挑選出來。

頂蓋焊接：機(jī)械手抓取電芯掃碼后定位，上保護(hù)蓋組件、采用激光焊接對頂蓋進(jìn)行焊接，焊接后對焊接外觀進(jìn)行檢測提出不良品。激光焊接是以激光束作為能量源，利用聚焦裝置使激光聚集成高功率密度的光束照射在工件表面進(jìn)行加熱，在金屬材料的熱傳導(dǎo)作用下材料內(nèi)部溶化形成特定的溶池。

氦檢：通過機(jī)械手實(shí)現(xiàn)鋰電池的上料后，對被檢工件抽真空和充注氦氣，應(yīng)用真空箱法進(jìn)行氦質(zhì)譜氣密性檢測，通過該裝置判斷出被檢工件中的合格與不合格，最后將被檢工件內(nèi)的氦氣排出。

絕緣檢測：利用絕緣測試儀對電池施加高壓直流電，檢測電池絕緣性能。

電芯烘烤

采用全自動電芯烘烤線生產(chǎn)，將裝配后電池抓取放在烘烤夾具內(nèi)，采用機(jī)械人將夾具送入烘箱內(nèi)，在80~95℃、-0.08MPa條件下烘干一段時間（烘干過程充氮?dú)獗Ｗo(hù)，防止其氧化）去除電芯在制作過程中吸入的微量水分。使用卡爾費(fèi)休水份檢測儀對電池進(jìn)行水分檢測。

界面處理

半固態(tài)電池中，正極/固態(tài)電解質(zhì)和負(fù)極/固態(tài)電解質(zhì)界面接觸電阻相比于液態(tài)電池略大，為了更優(yōu)的電性能，需要注入微量的電池電解液，降低內(nèi)阻，提升倍率性能。浸潤時由真空泵將腔內(nèi)真空度抽至-60~-90kpa，采用定量伺服泵將電池電解液注入電池內(nèi)。

電解液固化

電池密封放置在40~45℃高溫房內(nèi)靜置10~24H，電解液發(fā)生固化反應(yīng)。

化成/靜置

目的為對電芯進(jìn)行充放電處理，確保正負(fù)極表面活性物質(zhì)充分激活。

工序在鋰電池化成機(jī)中進(jìn)行，激活器全密閉，電芯已被封口，將電芯的極耳與激活器的導(dǎo)線相連接，激活器對電芯進(jìn)行充放電，將電極材料激活，使正、負(fù)電極片上聚合物與電解質(zhì)相互滲透，確保正負(fù)極片表面活性。

NCM三元材料中過渡金屬離子的平均價態(tài)為+3價，Co以+3價存在，Ni以+2價及+3價存在，Mn則以+4價及+3價存在，其中+2價的Ni和+4價的Mn數(shù)量相等。

電池充放電過程可用下式表示：LiCoxMnyNi1-x-yO2Li1-zCoxMnyNi1-x-yO2+zLi++ze對電芯進(jìn)行充電激活電極材料，設(shè)備采用負(fù)壓排氣工藝，在濕度露點(diǎn)-30~-40℃，溫度45±3℃的環(huán)境下進(jìn)行，可使化成產(chǎn)生的氣體及時排除，有效的緩解電池化成過程的鼓脹問題，保證了界面穩(wěn)定一致。

化成時先采用0.01~0.05~C小電流充電達(dá)到一定電壓后，靜置幾分鐘再用0.1~0.5C進(jìn)行充電在達(dá)到一定電壓后化成完成。

一次注液完成后隨即對電池進(jìn)行負(fù)壓化成處理，化成工序在密閉化成柜內(nèi)。

電池在首次充電中，完成電化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)氣過程，化成柜直連真空泵抽氣以便除去化成工序產(chǎn)生的廢氣，確保電池密封后不至于再產(chǎn)生更多的氣體從而影響電池安全性能和外觀尺寸。

電解液中含有六氟磷酸鋰（LiPF6），該物質(zhì)若暴露空氣中及高溫條件下會分解產(chǎn)生PF5（白色煙霧）。PF5在常溫常壓下為具有刺激臭的無色有毒腐蝕性氣體。熱穩(wěn)定性好，空氣中不燃燒。只要有少量水分就水解生成氟化氫和氟氧化磷（POF3），而POF3最終轉(zhuǎn)變成磷酸，即PF。遇水水解生成氟化氫和磷酸。因此，它在空氣中強(qiáng)烈地發(fā)煙。但在干燥環(huán)境下，即使在250℃環(huán)境下也不與氫、氧、磷、硫等物質(zhì)反應(yīng)。

注液時輔以氮?dú)飧稍锵到y(tǒng)，注液工序采取全封閉形式，采用雙層真空不銹鋼筒密封儲存電解液，通過自動接頭到自動注液機(jī)進(jìn)行注液操作，保證注液過程從電解液容器開口到電池注液封口均在封閉狀態(tài)下進(jìn)行操作，且車間設(shè)置有轉(zhuǎn)輪除濕系統(tǒng)嚴(yán)格控制注液過程的濕度，經(jīng)采取以上措施后，注液工序六氟磷酸鋰分解放出的氟化物氣體量很小，可忽略不計(jì)。讓在化成內(nèi)壓及壓力條件下外溢的少量電解液回流至卷芯體，穩(wěn)定卷芯性能。

激光封口

項(xiàng)目采用激光焊接工藝，電池定位、密封釘自動上料并夾緊定位、激光清洗，激光密封釘預(yù)焊定位，封口片圓周焊接等工作，焊接的同時對附近的極柱可實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)。封口后采用氦氣作為示蹤氣體，將已充氦氣電池放入真空箱中，然后通過氦檢漏儀能高精度迅速準(zhǔn)確的判斷工件的泄漏情況。在線檢焊接過程檢測系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測熔深、焊縫外觀、工作距離、焊縫寬度及表面形貌、焊縫位置跟蹤來檢查焊接效果。

分容

先用0.3~1C倍率將電池充滿，再采用0.3~1C對電池進(jìn)行放電，計(jì)算放電容量，分容記錄充放電曲線、電池電壓、電流、容量、開路電壓等特征數(shù)據(jù)，對應(yīng)條形碼形成電池各種檢測數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)上傳儲存到數(shù)據(jù)庫。并對電池容量進(jìn)行挑選，NG電池自動排出。

OK電池輸送到靜置房在常溫25±5℃靜置12~24H，再進(jìn)行分容后首次電壓測試，再輸送到25±5℃靜置7~15天后進(jìn)行電壓測試，計(jì)算擱置期內(nèi)壓降情況，將不合格電池挑選出來，合格電池轉(zhuǎn)入下一工序。

自放電檢測

檢測電池初始電壓，將電池放置在恒溫房內(nèi)一段時間后，復(fù)測電池電壓；計(jì)算電壓差值得出K值。將不合格電池挑選出來，合格電池轉(zhuǎn)入下一工序。

包膜

清理電池表面、檢測電池尺寸后在電池表面貼上一層保護(hù)薄膜和條形碼，以防劃傷。起到保護(hù)鋁殼作用。

分選

先對電池表面進(jìn)行清理、檢測電池尺寸后在電池表面貼上藍(lán)膜、頂貼片起到保護(hù)鋁殼和絕緣作用。按照電池的電壓、內(nèi)阻、K值、容量，根據(jù)工藝要求進(jìn)行等級篩選合格產(chǎn)品入庫。

電池組電芯預(yù)加工

將分選后的電芯按照事先設(shè)計(jì)好的電壓、容量等要求在特定的范圍內(nèi)進(jìn)行電芯配對。疊裝將配組、充電后的若干電芯串并聯(lián)在一起，并用絕緣膠帶包好，并放置在模塊盒內(nèi)，形成一個標(biāo)準(zhǔn)模塊。

涂導(dǎo)熱膠

在準(zhǔn)備好的鋁合金上、下殼體內(nèi)部涂上外購配好的導(dǎo)熱膠，導(dǎo)熱膠是以有機(jī)硅膠為主體，添加填充料、導(dǎo)熱材料等高分子材料，混煉而成的硅膠，具有較好的導(dǎo)熱、電絕緣性能。激光焊接通過激光焊接機(jī)，將配件焊接在模塊盒頂蓋上。

裝配/入箱

焊接好的標(biāo)準(zhǔn)模塊進(jìn)入半自動組裝線，進(jìn)行入箱、串聯(lián)連接、信號線連接等。外殼焊接通過激光焊接機(jī)對電芯頂蓋與鋁殼殼口進(jìn)行焊接。

焊接

通過激光焊接機(jī)對電芯頂蓋與鋁殼殼口進(jìn)行焊接。

測試

成組系統(tǒng)進(jìn)入測試工序，進(jìn)行高溫老化及充放電測試。

電池檢驗(yàn)

每批次生產(chǎn)抽取部分產(chǎn)品進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)后進(jìn)行人工拆解（電池進(jìn)行絕緣檢測，并進(jìn)行放電或絕緣處理，經(jīng)檢測后的鋰離子電池使用螺絲刀、扳手等工具進(jìn)行人工外部拆—48—解，拆開外殼，并對電芯進(jìn)行進(jìn)一步拆解（該過程恒溫并保持干燥，因企業(yè)生產(chǎn)固態(tài)鋰電池，電芯中添加少量電池電解液，故該過程僅產(chǎn)生少量揮發(fā)性有機(jī)物）。

固態(tài)電池的原理

固態(tài)電池工作原理：

●充電過程（鋰離子從負(fù)極移動到正極）：

1.鋰離子的脫嵌：

在充電時，負(fù)極材料（如鋰金屬或鋰合金）釋放鋰離子。這些鋰離子原本嵌入在負(fù)極材料的晶格結(jié)構(gòu)中。

鋰離子在電場的作用下，通過固態(tài)電解質(zhì)向正極遷移。固態(tài)電解質(zhì)允許鋰離子通過，但阻止電子通過，確保電子只能通過外部電路流動。

2.電子的流動：

電子從負(fù)極通過外部電路流向正極，產(chǎn)生電流。這個電子流動與鋰離子在電解質(zhì)中的遷移相配合，以保持電荷守恒。

3.鋰離子的嵌入：

鋰離子穿過固態(tài)電解質(zhì)，到達(dá)正極材料（如鋰鈷氧化物L(fēng)iCoO2或其他高容量正極材料）。

在正極材料的晶格結(jié)構(gòu)中，鋰離子找到空位并嵌入其中。這個過程伴隨著能量的儲存。

●放電過程（鋰離子從正極移動到負(fù)極）：

1.鋰離子的脫嵌：

當(dāng)電池連接到負(fù)載并開始放電時，正極材料中的鋰離子開始脫嵌。

鋰離子在電場的作用下，通過固態(tài)電解質(zhì)向負(fù)極遷移。

2.電子的流動：

電子從正極通過外部電路流向負(fù)載，為設(shè)備供電。同時，電子也從負(fù)載流回負(fù)極，完成電路。

3.鋰離子的嵌入：

鋰離子穿過固態(tài)電解質(zhì)，到達(dá)負(fù)極材料，并嵌入其中。這個過程釋放了儲存在電池中的能量。

固態(tài)電解質(zhì)的主要功能是提供一個通道，允許鋰離子在正負(fù)極之間移動，同時阻止電子通過，確保電子只能通過外部電路。

固態(tài)電池的分類

根據(jù)液態(tài)電解質(zhì)占電芯材料混合物的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分類，電池可細(xì)分為液態(tài)(25%)、半固態(tài)(5%~10%)、準(zhǔn)固態(tài)(0%~5%)和全固態(tài)(0%)四大類，其中半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)3種統(tǒng)稱為固態(tài)電池。

半固態(tài)電池

相比液態(tài)電池，半固態(tài)電池減少液態(tài)電解質(zhì)的用量，增加氧化物和聚合物的復(fù)合電解質(zhì)，其中氧化物主要以隔膜涂覆和正負(fù)極包覆形式添加，聚合物以框架網(wǎng)絡(luò)形式填充，此外負(fù)極從石墨體系升級到預(yù)鋰化的硅基負(fù)極、鋰金屬負(fù)極，正極從高鎳升級到了高鎳+高電壓、富鋰錳基等正極,隔膜仍保留并涂覆固態(tài)電解質(zhì)涂層，鋰鹽從LiPF6升級為LiTFSI，能量密度可達(dá)350Wh/kg以上。半固態(tài)電池雖然減少了液態(tài)電解質(zhì)的用量，但仍存在易燃的風(fēng)險。

全固態(tài)電池

相比液態(tài)電池，全固態(tài)電池取消原有液態(tài)電解質(zhì)，選用氧化物、硫化物、聚合物等作為固態(tài)電解質(zhì)，以薄膜的形式分割正負(fù)極，從而替代隔膜的作用，其中氧化物目前進(jìn)展較快，硫化物未來潛力最大，聚合物性能上限較低，負(fù)極從石墨體系升級到預(yù)鋰化的硅基負(fù)極、鋰金屬負(fù)極，正極從高鎳升級到了超高鎳、鎳錳酸鋰、富鋰錳基等正極，能量密度可達(dá)500Wh/kg。

根據(jù)固態(tài)電解質(zhì)的材質(zhì)和特性，固態(tài)電池可以被分為幾個主要類別，包括硫化物、氧化物和聚合物固態(tài)電池。

硫化物固態(tài)電池

硫化物固態(tài)電池使用的是無機(jī)硫化物材料作為電解質(zhì)，這類材料通常具有較高的鋰離子電導(dǎo)率，接近或超過傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)的水平。

硫化物固態(tài)電解質(zhì)因其高的離子電導(dǎo)率而備受關(guān)注，例如Li10GeP2S12（LGPS）電解質(zhì)的電導(dǎo)率可以達(dá)到1.2×10^-2S/cm。然而，硫化物電解質(zhì)對水汽敏感，容易與水反應(yīng)生成有毒的H2S氣體，且與空氣中的氧氣、水蒸氣發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致離子電導(dǎo)率降低和結(jié)構(gòu)破壞。

因此，硫化物固態(tài)電解質(zhì)的開發(fā)難度較大，對生產(chǎn)環(huán)境要求嚴(yán)苛。

氧化物固態(tài)電池

氧化物固態(tài)電池使用的是氧化物材料作為電解質(zhì)，這類材料的離子導(dǎo)電率一般較低，但具有良好的機(jī)械性能和化學(xué)穩(wěn)定性。

氧化物電解質(zhì)的代表是石榴石型結(jié)構(gòu)的Li7La3Zr2O12（LLZO），其離子導(dǎo)電率較高，常溫下可達(dá)10^-4S/cm。氧化物電解質(zhì)的致密形貌使其具有更高的機(jī)械強(qiáng)度，在空氣中穩(wěn)定性好，耐受高電壓。但是，由于其機(jī)械強(qiáng)度高，氧化物電解質(zhì)的形變能力和柔軟性能差，電解質(zhì)片易脆裂，固固界面接觸損耗大，限制了其應(yīng)用。

聚合物固態(tài)電池

聚合物固態(tài)電池由聚合物基體和鋰鹽構(gòu)成，室溫下離子電導(dǎo)率較低，但在加熱至60℃以上時，離子電導(dǎo)率得到顯著提升。

聚合物電解質(zhì)具有質(zhì)量輕、彈性好、機(jī)械加工性能優(yōu)良的特點(diǎn)，且其工藝與現(xiàn)有鋰電池接近，易于大規(guī)模量產(chǎn)。然而，聚合物電解質(zhì)室溫下離子導(dǎo)電率低，且存在鋰枝晶穿透造成短路的風(fēng)險，熱穩(wěn)定性有限。

結(jié)合型固態(tài)電池

除了上述三種主要類型的固態(tài)電池外，還有結(jié)合型固態(tài)電池，如復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)，它是由硫化物/氧化物和聚合物電解質(zhì)復(fù)合得到的電解質(zhì)。這種復(fù)合電解質(zhì)綜合了無機(jī)和有機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)點(diǎn)，兼具高鋰離子導(dǎo)電率和電化學(xué)穩(wěn)定性。

此外，還有氯化物固態(tài)電解質(zhì)，它同時具備硫化物的高離子電導(dǎo)率、可變形性以及氧化物對高電壓正極材料的穩(wěn)定性，但在大規(guī)模商業(yè)化方面尚不具備可行性。

產(chǎn)業(yè)鏈上游：電解質(zhì)

全固態(tài)鋰電池使用固態(tài)電解質(zhì)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有機(jī)液體電解質(zhì)，有望從根本上解決電池安全問題，并且是電動汽車和大規(guī)模儲能的理想化學(xué)電源。當(dāng)然，用于全固態(tài)電池的所有電解質(zhì)都有其優(yōu)缺點(diǎn)。當(dāng)前，世界各地的全固態(tài)電池公司都在進(jìn)行各種電解質(zhì)系統(tǒng)的技術(shù)研發(fā)。其中，西方公司偏愛氧化物和聚合物系統(tǒng)，日本和韓國公司正在努力解決硫化物系統(tǒng)。2020年1月中科院成功開發(fā)出多體系硫化物固體電解質(zhì)和高性能固態(tài)電池，在固態(tài)電池的進(jìn)程中邁出重要一步。

聚合物固態(tài)電解質(zhì)

聚合物固態(tài)電解質(zhì)(SPE)，由聚合物基體(如聚酯、聚酶和聚胺等)和鋰鹽(如LiClO4、LiAsF4、LiPF6、LiBF4等)構(gòu)成，因其質(zhì)量較輕、黏彈性好、機(jī)械加工性能優(yōu)良等特點(diǎn)而受到了廣泛的關(guān)注。

發(fā)展至今，常見的SPE包括聚環(huán)氧乙烷(PEO)、聚丙烯腈(PAN)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚環(huán)氧丙烷(PPO)、聚偏氯乙烯(PVDC)以及單離子聚合物電解質(zhì)等其它體系。

目前，主流的SPE基體仍為最早被提出的PEO及其衍生物，主要得益于PEO對金屬鋰穩(wěn)定并且可以更好地解離鋰鹽。

然而，由于固態(tài)聚合物電解質(zhì)中離子傳輸主要發(fā)生在無定形區(qū)，而室溫條件下未經(jīng)改性的PEO的結(jié)晶度高，導(dǎo)致離子電導(dǎo)率較低，嚴(yán)重影響大電流充放電能力。

研究者通過降低結(jié)晶度的方法提高PEO鏈段的運(yùn)動能力，從而提高體系的電導(dǎo)率，其中最為簡單有效的方法是對聚合物基體進(jìn)行無機(jī)粒子雜化處理。

目前研究較多的無機(jī)填料包括MgO、Al2O3、SiO2等金屬氧化物納米顆粒以及沸石、蒙脫土等，這些無機(jī)粒子的加入擾亂了基體中聚合物鏈段的有序性，降低了其結(jié)晶度，聚合物、鋰鹽以及無機(jī)粒子之間產(chǎn)生的相互作用增加了鋰離子傳輸通道，提高電導(dǎo)率和離子遷移數(shù)。無機(jī)填料還可以起到吸附復(fù)合電解質(zhì)中的痕量雜質(zhì)(如水分)、提高力學(xué)性能的作用。

為了進(jìn)一步提高性能，研究者開發(fā)出一些新型的填料，其中由不飽和配位點(diǎn)的過渡金屬離子和有機(jī)連接鏈(一般為剛性)進(jìn)行自組裝，形成的金屬有機(jī)框架(MOF)因其多孔性和高穩(wěn)定性而受到關(guān)注。

氧化物固態(tài)電解質(zhì)

按照物質(zhì)結(jié)構(gòu)可以將氧化物固態(tài)電解質(zhì)分為晶態(tài)和玻璃態(tài)(非晶態(tài))兩類，其中晶態(tài)電解質(zhì)包括鈣鈦礦型、NASICON型、LISICON型以及石榴石型等，玻璃態(tài)氧化物電解質(zhì)的研究熱點(diǎn)是用在薄膜電池中的LiPON型電解質(zhì)。

氧化物晶態(tài)固體電解質(zhì)

氧化物晶態(tài)固體電解質(zhì)化學(xué)穩(wěn)定性高，可以在大氣環(huán)境下穩(wěn)定存在，有利于全固態(tài)電池的規(guī)模化生產(chǎn)，目前的研究熱點(diǎn)在于提高室溫離子電導(dǎo)率及其與電極的相容性兩方面。目前改善電導(dǎo)率的方法主要是元素替換和異價元素?fù)诫s。另外，與電極的相容性也是制約其應(yīng)用的重要問題。

LiPON型電解質(zhì)

1992年，美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(ORNL)在高純氮?dú)鈿夥罩胁捎?a target="_blank">射頻磁控濺射裝置濺射高純Li3P04靶制備得到鋰磷氧氮(LiPON)電解質(zhì)薄膜。

該材料具有優(yōu)秀的綜合性能，室溫離子導(dǎo)電率為2.3x10-6S/cm，電化學(xué)窗口為5.5V(vs.Li/Li+)，熱穩(wěn)定性較好，并且與LiCoO2、LiMn2O4等正極以及金屬鋰、鋰合金等負(fù)極相容性良好。LiPON薄膜離子電導(dǎo)率的大小取決于薄膜材料中非晶態(tài)結(jié)構(gòu)和N的含量，N含量的增加可以提高離子電導(dǎo)率。

固態(tài)電池的難點(diǎn)：界面工程

金屬鋰負(fù)極-固態(tài)電解質(zhì)界面存在的問題，并把他們統(tǒng)一劃分為靜態(tài)及動態(tài)。靜態(tài)問題中的化學(xué)不穩(wěn)定或物理接觸差都會導(dǎo)致界面阻抗大及固態(tài)電池性能衰退.界面修飾是一種普適性較強(qiáng)的解決策略,可通過反應(yīng)型浸潤有效地解決上述問題.在阻隔金屬鋰與固態(tài)電解質(zhì)直接接觸的前提下,均勻地傳導(dǎo)鋰離子,因此還能在一定程度上解決動態(tài)問題。大多數(shù)動態(tài)問題是金屬鋰不均勻沉積/剝離反應(yīng)造成的.靜態(tài)問題導(dǎo)致的界面不均勻性會衍生出動態(tài)問題.對于枝晶生長問題:枝晶可能會穿透聚合物電解質(zhì)造成電池失效,提高聚合物電解質(zhì)的模量可以在枝晶尖端產(chǎn)生抑制生長的應(yīng)力;在無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)中,金屬鋰沉積在裂紋內(nèi)部具有動力學(xué)優(yōu)勢.機(jī)械應(yīng)力將積累在裂紋尖端,導(dǎo)致裂紋進(jìn)一步擴(kuò)展,甚至電解質(zhì)完全破裂.此外,電解質(zhì)的電子導(dǎo)電性可能會導(dǎo)致金屬鋰直接沉積在其內(nèi)部,引起電池短路.因此,減少無機(jī)固態(tài)電解質(zhì)的缺陷及降低電子電導(dǎo)率能夠解決枝晶生長問題;金屬鋰內(nèi)部污染物會驅(qū)使枝晶形成,因此對其純化也是抑制枝晶生長的有效策略.另一個動態(tài)問題是孔洞形成:盡管在電池制備過程可以構(gòu)建緊密接觸的界面,一旦界面處的剝離速度大于補(bǔ)充速度,孔洞就會形成,減小后續(xù)沉積時的有效接觸面積,造成局部電流密度提升、枝晶生長等一系列問題.因此,CCS應(yīng)該在后續(xù)研究中受到更多的關(guān)注.施加外部壓力能夠有效地提高CCS.然而,這種做法在實(shí)際應(yīng)用中受限.彈性界面/集流體、三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是解決動態(tài)問題的有效策略。

近年來,固態(tài)電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率可以達(dá)到甚至超過液態(tài)電解質(zhì),固態(tài)電池的ASR也通過不斷優(yōu)化達(dá)到與基于液態(tài)電解質(zhì)的電池相近水平,然而在滿足實(shí)際使用的前提下,固態(tài)電池的性能還相對遜色,逐漸凸顯出了動態(tài)問題對于實(shí)現(xiàn)高性能固態(tài)電池的重要性.三維結(jié)構(gòu)是解決動態(tài)問題的有效策略,然而結(jié)合電化學(xué)穩(wěn)定性問題還延伸出了如下問題值得關(guān)注:一般認(rèn)為Ⅲ型界面對金屬鋰穩(wěn)定.然而,該界面在移動的金屬鋰作用下可能發(fā)生剝落,導(dǎo)致副反應(yīng)發(fā)生造成容量損失.且電阻性的Ⅲ型界面層可能會使金屬鋰完全失去電子傳導(dǎo)通路,形成“死鋰”.最近的研究工作揭示了金屬鋰沉積的新機(jī)理,并系統(tǒng)地給出了基于蠕變機(jī)制的固態(tài)金屬鋰電池設(shè)計(jì)規(guī)則.用于液態(tài)電解質(zhì)的三維多孔集流體可以按照前述設(shè)計(jì)規(guī)則改造,應(yīng)用于基于蠕變機(jī)制的固態(tài)金屬鋰電池.而如何實(shí)現(xiàn)大規(guī)模高效的基于蠕變機(jī)制的三維結(jié)構(gòu)制備仍具挑戰(zhàn).

實(shí)現(xiàn)高性能的全固態(tài)金屬鋰電池必須要在解決靜態(tài)問題的基礎(chǔ)上解決動態(tài)問題,界面工程可以在不改變金屬鋰負(fù)極及固態(tài)電解質(zhì)性質(zhì)的前提下顯著提高固態(tài)電池的性能,是重要的研究方向.然而,單一的解決策略很難完全解決界面問題或是存在實(shí)際應(yīng)用方面的困難.因此,未來的研究應(yīng)當(dāng)從固態(tài)電解質(zhì)(材料的選擇及成型工藝等)、金屬鋰電極、電極-電解質(zhì)界面及電池結(jié)構(gòu)等多方面綜合考慮.總之，在走全固態(tài)電池的路上，任重而道遠(yuǎn)！

全固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化尚需時日，半固態(tài)電池寸積跬步，兼具固態(tài)、液態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)勢。當(dāng)下仍面臨電導(dǎo)率（倍率性能）、界面（循環(huán)壽命）和成本問題，發(fā)展方向上來看，（半）固態(tài)電池核心仍是電解質(zhì)，對于核心問題有較好解決的均有放量潛質(zhì)，推薦關(guān)注固態(tài)電解質(zhì)及鋰鹽、高性能正負(fù)極等。

半固態(tài)電池有望實(shí)現(xiàn)高能量密度+高安全性。能量密度：目前主流三元液態(tài)電池一定安全性下已接近能量密度上限，當(dāng)前半固態(tài)電池能量密度已達(dá)到360wh/kg，后續(xù)將繼續(xù)突破。安全性：半固態(tài)電池電解液質(zhì)量分?jǐn)?shù)僅為5%-10%，固態(tài)電解質(zhì)的不易燃、零揮發(fā)，顯著提升了電池的熱穩(wěn)定性。

當(dāng)下仍面臨電導(dǎo)率（倍率性能）、界面（循環(huán)壽命）和成本問題，發(fā)展方向上來看，（半）固態(tài)電池核心仍是電解質(zhì)，現(xiàn)階段多是聚合物+氧化物等，基于主流固態(tài)電解質(zhì)性能出發(fā)，后續(xù)為了綜合性能大概率延續(xù)復(fù)合體系的路徑，同時添加新型鋰鹽等，為了提升能量密度大概率要使用高性能正負(fù)極比如超高鎳、富鋰錳基、鋰金屬負(fù)極等，同時輔以外部加壓、電解質(zhì)厚度平衡等工藝優(yōu)化才可實(shí)現(xiàn)較好的性能。但就（半）固態(tài)產(chǎn)品而言性能是前提，成本是能否放量的基礎(chǔ)，或先在成本容忍度高的領(lǐng)域應(yīng)用，在新能源汽車領(lǐng)域應(yīng)用大概率要平衡一部分性能和成本，空間上看，預(yù)計(jì)2030年固態(tài)電池滲透率6%，需求合計(jì)約300GWh，未來幾年將迎來較快放量。

半固態(tài)電池是過渡路線

不過固態(tài)電池仍存在離子電導(dǎo)率低導(dǎo)致性能變差、成本高昂等問題，因此距離規(guī)模量產(chǎn)還有5-10年。固態(tài)電池電解液與電極之間是固-固界面，難以形成像固-液界面那樣緊密充分的接觸，因而不利于鋰離子在正負(fù)極間的傳輸，影響了電池性能，而通過在固態(tài)電池內(nèi)部添加部分電解液可以改善界面接觸電阻，因此固態(tài)電池未來的技術(shù)發(fā)展采用逐步轉(zhuǎn)化策略，即電解液含量逐步下降，最終采用固態(tài)電解質(zhì)。按照電解質(zhì)固液比例的不同，固態(tài)電池可分為半固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)和全固態(tài)三種，固態(tài)電解質(zhì)比例依次上升。半固態(tài)電池基于高安全性、與現(xiàn)有產(chǎn)線的高兼容性以及良好的經(jīng)濟(jì)性，成為當(dāng)下液態(tài)電池向全固態(tài)電池過渡的最優(yōu)選擇，預(yù)計(jì)2025年前可以實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)。

目前國內(nèi)絕大多數(shù)廠商的量產(chǎn)規(guī)劃都是基于半固態(tài)電池，以北京衛(wèi)藍(lán)、贛鋒鋰業(yè)、清陶能源為代表的企固態(tài)電池均有望在2023年實(shí)現(xiàn)裝車。搭載北京衛(wèi)藍(lán)半固態(tài)電池的蔚來ET7預(yù)計(jì)于2023年上半年交付；搭載贛鋒鋰電半固態(tài)電池的東風(fēng)E70示范運(yùn)營車已于1月下旬完成交付，并且同樣搭載贛鋒鋰電半固態(tài)電池的純電動SUV賽力斯SERES-5計(jì)劃于2023年上市；搭載國軒高科的高合汽車HiPhix將于2023年第一季度開始交付；搭載孚能科技半固態(tài)電池的嵐圖追光轎車，首批新車已量產(chǎn)下線；清陶能源的半固態(tài)電池將搭載上汽和哪吒的相關(guān)車型。

其實(shí)半固態(tài)電池對于能量密度提升并沒有太大幫助，其短期的驅(qū)動因素主要還是安全性的提升，尤其在對于外部撞擊、外部加熱、內(nèi)部短路等問題的風(fēng)險測試中，固態(tài)電池的表現(xiàn)遠(yuǎn)優(yōu)于液態(tài)電池。另外半固態(tài)電池在生產(chǎn)制造上與傳統(tǒng)的軟包電池產(chǎn)線兼容度很高，主要在原有工序的基礎(chǔ)上增加原位固態(tài)化工藝即可實(shí)現(xiàn)快速的切換，所以半固態(tài)在短期內(nèi)具備快速起量的條件，這也是半固態(tài)電池能夠在今年裝配到這么多車型上的主要原因。

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