曼恩斯特李寧：鋰電代際更迭，干法工藝當(dāng)仁不讓！
固態(tài)電池因具有高能量密度、高安全性和高循環(huán)壽命等優(yōu)勢(shì)，作為電池前沿技術(shù)，全球頭部鋰電池企業(yè)競(jìng)相布局研發(fā)。干法工藝在固態(tài)電池的研制過程中，起到至關(guān)重要的作用，但是目前仍存在工藝穩(wěn)定性低、材料兼容性差等痛點(diǎn)需要解決。
“專注于鋰電池極片涂布技術(shù)的研發(fā)，曼恩斯特研發(fā)的干法工藝設(shè)備技術(shù)先進(jìn)，能夠提高氧化物/硫化物固態(tài)電池，在制造過程中材料的穩(wěn)定性及生產(chǎn)效率等。”
第九屆動(dòng)力電池應(yīng)用國(guó)際峰會(huì)(CBIS2024)期間，深圳市曼恩斯特科技股份有限公司鋰電涂布研究院院長(zhǎng)李寧，在題為《氧化物/硫化物固態(tài)電池中試線解決方案》的主題報(bào)告中，向與會(huì)代表分享了曼恩斯特在固態(tài)電池技術(shù)路線上的布局、最新研發(fā)成果，以及對(duì)未來電池技術(shù)發(fā)展的洞察。
01
研制固態(tài)電池 干法工藝脫穎而出
隨著全球?qū)π履茉吹男枨蟛粩嘣鲩L(zhǎng)，電池作為能源存儲(chǔ)和利用的載體，正經(jīng)歷著深刻的革新。李寧認(rèn)為，“在技術(shù)代際更迭及應(yīng)用場(chǎng)景快速延伸的雙重驅(qū)動(dòng)力作用下，固態(tài)電池必將順勢(shì)崛起。”
李寧指出，當(dāng)前氧化物/硫化物固態(tài)電池技術(shù)路線各具優(yōu)勢(shì)，但無論哪種，要實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用，都需要解決中試階段的一系列關(guān)鍵技術(shù)難題。
據(jù)李寧介紹，“上述兩種技術(shù)路線的固態(tài)電池，在研發(fā)和生產(chǎn)中面臨極高的挑戰(zhàn)，如工藝穩(wěn)定性、材料兼容性、設(shè)備適配性等。同時(shí)，為了滿足高品質(zhì)的電極生產(chǎn)要求，還需要在材料利用率、設(shè)備投資、運(yùn)營(yíng)維護(hù)等方面做好成本控制，并符合環(huán)保要求。”
值得一提的是，干法工藝是一種在無水或極少量溶劑參與的情況下進(jìn)行材料處理和加工的技術(shù)。相較濕法工藝，李寧分析了干法工藝在氧化物/硫化物固態(tài)電池電極生產(chǎn)中的可行性，“材料層面，干法工藝避免了液態(tài)介質(zhì)帶來的復(fù)雜反應(yīng)，使材料間相互作用更易把控;可在低濕度環(huán)境操作，便于保障硫化物電解質(zhì)和電極材料形成優(yōu)質(zhì)界面。工藝層面，干法中的混合、壓延等操作具備可操作性，能夠精準(zhǔn)調(diào)控粉末特性和工藝參數(shù)。”
作為涂層技術(shù)應(yīng)用龍頭企業(yè)，曼恩斯特研發(fā)的干法工藝設(shè)備解決方案為干法工藝在氧化物 / 硫化物固態(tài)電池中試線電極生產(chǎn)環(huán)節(jié)提供了有力支撐，并助力下游企業(yè)加快其固態(tài)電池中試的進(jìn)程，以盡早實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)裝車。
基于此，李寧重點(diǎn)分享了曼恩斯特干法工藝設(shè)備在固態(tài)電池制造環(huán)節(jié)的應(yīng)用，展現(xiàn)了曼恩斯特在前沿技術(shù)上的專注與創(chuàng)新。
02
曼恩斯特干法設(shè)備“組合拳”
目前，曼恩斯特在干法工藝的各個(gè)環(huán)節(jié)研發(fā)了相關(guān)設(shè)備，已初步完成干法前段整線的成膜技術(shù)布局，涵蓋強(qiáng)力混合機(jī)、VC高效混合機(jī)、雙運(yùn)動(dòng)混合機(jī)、陶瓷雙螺桿擠出機(jī)、造粒機(jī)，以及壓膜復(fù)合一體機(jī)等系列設(shè)備，以助力固態(tài)電池中試線建設(shè)及產(chǎn)業(yè)化。
根據(jù)對(duì)外公告信息，曼恩斯特已為國(guó)內(nèi)外多家企業(yè)提供了干法電極的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，并在混合設(shè)備、雙螺桿擠出設(shè)備、多輥成膜設(shè)備等多款核心產(chǎn)品均有訂單貢獻(xiàn)，前段整線的研發(fā)及應(yīng)用進(jìn)展具備領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)。
在電池中國(guó)看來，曼恩斯特對(duì)于干法設(shè)備的研究及應(yīng)用具有以下三個(gè)方面的優(yōu)勢(shì)，有望進(jìn)一步提高其市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
一方面，成膜機(jī)理研究。在濕法涂層體系，曼恩斯特已有十年以上的工業(yè)應(yīng)用積累，對(duì)于高均勻性的膜層制備機(jī)理研究尤為深刻。干法技術(shù)核心目標(biāo)也是解決成膜質(zhì)量問題，曼恩斯特可以結(jié)合下游客戶的不同材料及工藝，提供“濕法+干法”的定制化解決方案。
另一方面，新型陶瓷材料應(yīng)用。干法工藝對(duì)傳統(tǒng)金屬設(shè)備磨損較大，尤其在固態(tài)電池應(yīng)用時(shí)硫化物材料對(duì)金屬設(shè)備有腐蝕，后續(xù)維修、更換成本以及金屬碎屑對(duì)電芯性能影響較大。曼恩斯特自研新型陶瓷材料在濕法材料體系已有成功應(yīng)用案例，未來在干法體系預(yù)計(jì)需求放大。
此外，智能控制技術(shù)。曼恩斯特干法設(shè)備配置了高精度的壓力和溫度等控制系統(tǒng)，以確保材料的穩(wěn)定性、安全性及兼容性，保障干粉材料混合/纖維化的均勻性;同時(shí)，高效控制膜片厚度與壓實(shí)密度，確保產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，滿足多樣化生產(chǎn)需求。
李寧還表示，“目前雖然干法電極技術(shù)進(jìn)展非常快，但還有不少難點(diǎn)，比如固態(tài)電池低壓成型技術(shù)有待進(jìn)一步突破等。展望未來，固態(tài)電池及干法電極技術(shù)有廣闊的發(fā)展空間，曼恩斯特希望在助力干法工藝創(chuàng)新、提升電池性能、促進(jìn)固態(tài)電池的發(fā)展上貢獻(xiàn)自身的力量。”
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