Pressa isostatica calda per la produzione di batterie allo stato solido

Pressa isostatica calda per la produzione di batterie allo stato solido

SPECIFICHE

La pressa isostatica a caldo TOB-WIP-7-20-600 è un'apparecchiatura ad alta temperatura che pressa i materiali ad alta temperatura e alta pressione per migliorarne la densità e le prestazioni. La pressatura isostatica a caldo (WIP) è una fase produttiva fondamentale nella produzione di batterie allo stato solido ad alte prestazioni. La sua funzione principale è quella di affrontare la sfida fondamentale delle interfacce solido-solido scadenti, tipiche delle batterie allo stato solido (SSB), e di migliorare significativamente la densità e l'integrità dei contatti dei componenti elettrodici ed elettrolitici.

Principio tecnico:

Si tratta di un dispositivo che sfrutta il principio secondo cui i fluidi trasmettono la stessa forza nella stessa direzione.

La pressione generata dal fluido interno applica una forza uniforme a tutte le superfici, utilizzata nello stampaggio a compressione e nello stampaggio a laminazione nella lavorazione dei materiali e nella densificazione ad alta densità degli strati elettrolitici.

Il processo di produzione di batterie allo stato solido mediante pressatura isostatica è il seguente: preparazione del materiale, rivestimento, taglio, fenditura, impilamento e insacchettamento in condizioni di ambiente asciutto. Dopo la sigillatura a tenuta stagna, la batteria viene densificata mediante pressatura isostatica, il mezzo di pressione viene essiccato e quindi formato.

L'introduzione della pressatura isostatica nella produzione di batterie allo stato solido può controllare con precisione parametri chiave quali densità, spessore e porosità degli elettrodi, e far sì che gli elettrodi e i materiali elettrolitici delle batterie allo stato solido siano strettamente combinati, ottimizzare il contatto dell'interfaccia, ridurre la resistenza interna, migliorare la conduttività ionica e la resistenza meccanica delle batterie allo stato solido, ecc., e inoltre ridurre il processo di produzione delle batterie allo stato solido e ridurre i costi di produzione.

Pressa isostatica a caldo (Pressatura isostatica a caldo, WIP) Si tratta di un'apparecchiatura di stampaggio avanzata che combina alta temperatura e pressione uniforme. Il suo principio di funzionamento consiste nell'applicare una pressione isotropica (solitamente centinaia di MPa) in una cavità chiusa attraverso un gas inerte (come l'argon) e pressare a caldo il materiale ad alta temperatura (come 300-400 °C). Questa tecnologia era originariamente ampiamente utilizzata nei settori della ceramica e del carburo cementato. Negli ultimi anni, è stata introdotta nella produzione di batterie al litio, in particolare nel confezionamento di membrane elettrolitiche solide al solfuro (membrane SE).

Vantaggi:

1. L'attrezzatura per pressatura isostatica a caldo da 600 MPA può raggiungere un controllo della tolleranza dimensionale di +-0,5%. In combinazione con l'algoritmo di compensazione della pressione basato sull'intelligenza artificiale, la deviazione della densità di compattazione dell'elettrodo della batteria può essere controllata entro un intervallo di +-0,02 g/cm3.

2. Migliorare le prestazioni della batteria

Densità aumentata: il processo WIP applica alte temperature e alte pressioni per rendere gli elettrodi e i materiali elettrolitici delle batterie allo stato solido più strettamente combinati a livello microscopico. Questo aumento di densità contribuisce a ridurre vuoti e difetti all'interno della batteria, migliorandone così la conduttività ionica e la resistenza meccanica.

La verifica sperimentale dimostra che il processo WIP aumenta del 10% il tasso di utilizzo della capacità degli elettrodi positivi ternari ricchi di nichel (NCM 70%), aprendo la strada all'applicazione di sistemi ad alto contenuto di nichel nelle batterie allo stato solido.

3. Ottimizzazione del contatto di interfaccia: nelle batterie allo stato solido, il contatto di interfaccia tra l'elettrolita e l'elettrodo è uno dei fattori chiave che influenzano le prestazioni della batteria. Il WIP può ottimizzare il contatto di interfaccia tra l'elettrolita e l'elettrodo e ridurre l'impedenza di interfaccia attraverso un trattamento ad alta temperatura e alta pressione, migliorando così la densità energetica e la densità di potenza della batteria.

4. Semplificare il processo produttivo

Riduzione dei passaggi di produzione: nel tradizionale processo di produzione delle batterie allo stato solido, sono necessari diversi passaggi per garantire un buon contatto e una buona tenuta tra i componenti. Il WIP può ridurre significativamente i passaggi di produzione e migliorare l'efficienza produttiva attraverso un trattamento ad alta temperatura e alta pressione in un'unica fase.

5. Riduzione dei costi di produzione: l'utilizzo del WIP può ridurre la necessità di ulteriori fasi di sigillatura, riducendo così i costi di materiali e manodopera nel processo produttivo. Inoltre, poiché il WIP può produrre batterie ad alte prestazioni, può ridurre i costi complessivi aumentando la densità energetica della batteria e prolungandone la durata. Il processo di "slurry umido + solforazione in situ" proposto in letteratura, combinato con il confezionamento WIP, non richiede complesse apparecchiature di rivestimento sotto vuoto, il che può ridurre i costi di produzione di massa di oltre il 60%, offrendo una soluzione praticabile per la produzione su larga scala di batterie soft-pack.

6. Migliorare l'efficienza produttiva e il tasso di resa

Produzione automatizzata: il WIP può essere combinato con una linea di produzione automatizzata per ottenere una produzione continua e un output efficiente di batterie allo stato solido. Questo metodo di produzione automatizzato può migliorare significativamente l'efficienza produttiva e ridurre gli errori di produzione causati da fattori umani.

Maggiore rendimento: grazie alla lavorazione WIP, è possibile garantire un buon contatto e una buona tenuta tra i componenti della batteria, riducendo così il rischio di guasti causati da contatti inadeguati o da una tenuta non perfetta. Ciò contribuisce a migliorare il rendimento delle batterie allo stato solido e a ridurre i costi di produzione.

Esposizione del prodotto

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