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硫化物、鹵化物固態電解質噴霧干燥包埋改性

2025年06月05日 08:16:07 來源:江蘇圣曼科技工程有限公司

硫化物、鹵化物固態電解質噴霧干燥包埋改性

毋庸置疑,固態電解質是固態電池的極其關鍵的一環。

縱觀當下在研的固態電解質,氧化物等陶瓷固態電解質體系涉及復雜,機械加工性能差難以解決物理接觸問題;硼氫化物熱力學穩定性、與正負極之間的適配性以及抑制枝晶生長的能力等不足;聚合物固態電解質需要高溫運行,且導離子能力較弱。

因此行業研發的焦點集中到了硫化物和鹵化物,其中硫化物離子電導率高,但對水分和氧敏感;鹵化物電解質具有易潮解的特征,容易形成結晶水使離子電導率急劇下降,而使其干燥脫水溫度又高于200℃,與極片中的粘結劑耐受溫度沖突,限制了材料的商業化使用。因此,眾多研究機構和企業對硫化物和氧化物改性展開了深入研究。

包覆改性是常見的手段。傳統包覆改性,為采用撞擊的方式,通過機械能將細小的壁材包覆在電解質表面,并由一定的成球效果,常見的的設備有高混機、融合機。基于硫化物和鹵化物的特點,研發部門需要將設備放置在隔離器或者特殊的環境下完成包覆作業,這對于商業化生產提出了不小的挑戰。

通過噴霧干燥工藝,可以完成對氧化物和硫化物的包埋,對了,是包埋,不是包覆。具體的,是以固態電解質、高分子聚合物加入油性或有機溶劑形成混懸液,經過噴槍霧化后,使用經過加熱后極干無水的惰性氣體進行干燥,進而達到包埋效果。不同于融合,由于壁材是從溶液轉變為固體,在固態電解質表面會形成連續膜結構,與包覆相比,有更好的包埋效果。

對于設備的要求:設備為閉式循環設計,避免溶劑排放至環境中。循環氣體中的蒸發出來的溶劑通過冷凝的方式析出并收集,除濕后的氣體經過加熱后再次被賦予干燥能力。從安全角度考量,系統設計要求高密閉性,防爆等。如果溶劑呈現酸性,塔體材料還要更換成哈氏合金。

對于產品的粒度,可通過噴槍的霧化參數進行調節,從而達到符合粒度要求的產品,一般地聚合物包覆的電解質的粒徑D50為0.1~10μm。



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