Warmisostatische Presse für die Herstellung von Festkörperbatterien

Warmisostatische Presse für die Herstellung von Festkörperbatterien

SPEZIFIKATIONEN

Die warmisostatische Presse TOB-WIP-7-20-600 ist eine Hochtemperaturanlage, die Materialien unter hoher Temperatur und hohem Druck presst, um Materialdichte und Leistung zu verbessern. Warmisostatisches Pressen (WIP) ist ein entscheidender Fertigungsschritt bei der Produktion von Hochleistungs-Festkörperbatterien. Seine Hauptfunktion besteht darin, das grundlegende Problem der schlechten Festkörper-Grenzflächen von Festkörperbatterien zu lösen und die Dichte und Kontaktintegrität der Elektroden- und Elektrolytkomponenten deutlich zu verbessern.

Technisches Prinzip:

Dabei handelt es sich um ein Gerät, das das Prinzip nutzt, dass Flüssigkeiten die gleiche Kraft in die gleiche Richtung übertragen.

Der durch die innere Flüssigkeit erzeugte Druck übt eine gleichmäßige Kraft auf alle Oberflächen aus, was beim Formpressen und Laminierformen in der Materialverarbeitung und bei der hochdichten Verdichtung von Elektrolytschichten zum Einsatz kommt.

Der Herstellungsprozess von Festkörperbatterien mittels isostatischem Pressen läuft wie folgt ab: Materialvorbereitung, Beschichtung, Schneiden, Schlitzen, Stapeln und Verpacken unter Trockenraumbedingungen. Nachdem die Batterie wasserdicht verschlossen ist, wird sie durch isostatisches Pressen verdichtet, das Druckmedium getrocknet und anschließend geformt.

Durch die Einführung des isostatischen Pressens bei der Herstellung von Festkörperbatterien können wichtige Parameter wie Elektrodendichte, -dicke und -porosität präzise gesteuert werden. Außerdem können die Elektroden und Elektrolytmaterialien von Festkörperbatterien eng miteinander verbunden werden, der Schnittstellenkontakt optimiert, der Innenwiderstand verringert, die Ionenleitfähigkeit und mechanische Festigkeit von Festkörperbatterien verbessert usw. Darüber hinaus können der Produktionsprozess von Festkörperbatterien verkürzt und die Produktionskosten gesenkt werden.

Warmisostatisches Pressen (WIP) ist eine fortschrittliche Formanlage, die hohe Temperaturen und gleichmäßigen Druck kombiniert. Das Funktionsprinzip besteht darin, in einem geschlossenen Hohlraum durch ein Inertgas (z. B. Argon) einen isotropen Druck (in der Regel mehrere hundert MPa) auszuüben und das Material bei hohen Temperaturen (z. B. 300–400 °C) heiß zu pressen. Diese Technologie wurde ursprünglich häufig in den Bereichen Keramik und Hartmetall eingesetzt. In den letzten Jahren wurde sie in der Lithiumbatterieherstellung eingeführt, insbesondere bei der Verpackung von Sulfid-Festelektrolytmembranen (SE-Membranen).

Vorteile:

1. Die warmisostatische Pressanlage mit 600 MPa ermöglicht eine Maßtoleranzkontrolle von +-0,5 %. In Kombination mit dem KI-gesteuerten Druckkompensationsalgorithmus kann die Abweichung der Verdichtungsdichte der Batterieelektrode im Bereich von +-0,02 g/cm3 kontrolliert werden.

2. Verbessern Sie die Akkuleistung

Erhöhte Dichte: WIP wendet hohe Temperaturen und hohen Druck an, um die Elektroden und Elektrolytmaterialien von Festkörperbatterien auf mikroskopischer Ebene enger miteinander zu verbinden. Diese erhöhte Dichte trägt dazu bei, Hohlräume und Defekte im Inneren der Batterie zu reduzieren und so die Ionenleitfähigkeit und mechanische Festigkeit der Batterie zu verbessern.

Die experimentelle Überprüfung zeigt, dass der WIP-Prozess die Kapazitätsauslastung nickelreicher ternärer positiver Elektroden (NCM 70 %) um 10 % erhöht und damit den Weg für die Anwendung nickelreicher Systeme in Feststoffbatterien ebnet.

3. Optimierung des Grenzflächenkontakts: Bei Festkörperbatterien ist der Grenzflächenkontakt zwischen Elektrolyt und Elektrode einer der Schlüsselfaktoren für die Batterieleistung. WIP kann den Grenzflächenkontakt zwischen Elektrolyt und Elektrode optimieren und die Grenzflächenimpedanz durch Hochtemperatur- und Hochdruckbehandlung reduzieren, wodurch die Energiedichte und Leistungsdichte der Batterie verbessert werden.

4. Vereinfachen Sie den Produktionsprozess

Reduzierung der Produktionsschritte: Im herkömmlichen Produktionsprozess von Festkörperbatterien sind mehrere Schritte erforderlich, um einen guten Kontakt und eine gute Abdichtung zwischen den Batteriekomponenten zu gewährleisten. WIP kann die Produktionsschritte durch eine einstufige Hochtemperatur- und Hochdruckbehandlung deutlich reduzieren und die Produktionseffizienz verbessern.

5. Senkung der Produktionskosten: Durch den Einsatz von WIP können zusätzliche Versiegelungsschritte vermieden und so Material- und Arbeitskosten im Produktionsprozess gesenkt werden. Da WIP zudem leistungsstärkere Batterien produzieren kann, können die Gesamtkosten durch höhere Energiedichte und längere Lebensdauer der Batterie gesenkt werden. Das in der Literatur vorgeschlagene Verfahren „Nassschlamm + In-situ-Schwefelung“ in Kombination mit WIP-Verpackung erfordert keine komplexe Vakuumbeschichtungsanlage. Dies kann die Massenproduktionskosten um mehr als 60 % senken und eröffnet einen praktikablen Weg für die Massenproduktion von Softpack-Batterien.

6. Verbessern Sie die Produktionseffizienz und die Ausbeute

Automatisierte Produktion: WIP kann mit einer automatisierten Produktionslinie kombiniert werden, um eine kontinuierliche Produktion und effiziente Ausgabe von Festkörperbatterien zu erreichen. Diese automatisierte Produktionsmethode kann die Produktionseffizienz deutlich steigern und durch menschliche Faktoren verursachte Produktionsfehler reduzieren.

Verbesserte Ausbeute: Durch die WIP-Verarbeitung können guter Kontakt und eine gute Abdichtung zwischen den Batteriekomponenten gewährleistet werden, wodurch das Risiko eines Batterieausfalls durch schlechten Kontakt oder lose Abdichtung reduziert wird. Dies trägt dazu bei, die Ausbeute von Festkörperbatterien zu verbessern und die Produktionskosten zu senken.

Produktpräsentation

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