هناك العديد من أوجه التشابه بين بطاريات الحالة الصلبة والبطاريات السائلة في عمليات التصنيع. على سبيل المثال، تعتمد عملية تصنيع صفائح القطب الكهربائي على خلط الملاط، الطلاء والتقويم. بعد التقطيع، يتم لحام الألسنة وتعبئتها (تتم معالجة حزم البطاريات في مجموعات). ومع ذلك، هناك أيضا بعض الاختلافات.
هناك ثلاثة اختلافات أساسية:
1) مواد الكاثود المركبة لبطاريات الحالة الصلبة. خليط منالمنحل بالكهرباء الصلبةويتم استخدام مادة الكاثود النشطة ككاثود مركب.
2) طرق إضافة المنحل بالكهرباء المختلفة. تقوم البطاريات السائلة بملء المنحل بالكهرباء في البطارية بعد أن يتم لحام علامات التبويب وتعبئتها. بالإضافة إلى تشكيل كاثود مركب باستخدام المادة الفعالة للكاثود، تحتاج الإلكتروليتات الصلبة أيضًا إلى الطلاء مرة أخرى على الكاثود المركب المدلفن.
3) يمكن دمج لوح قطب بطارية الليثيوم أيون السائل عن طريق اللف أو التراص. عادة ما يتم تعبئة بطاريات الحالة الصلبة في شكل مكدس لأن إلكتروليتاتها الصلبة مثل الأكاسيد والكبريتيدات ذات صلابة ضعيفة.
التكنولوجيا الأساسية للإلكتروليت الصلب هي تكوين الفيلم، والتي يمكن تقسيمها إلى عملية جافة وعملية رطبة وعمليات أخرى.
التكنولوجيا الأساسية لتصنيع بطاريات الحالة الصلبة هيفيلم بالكهرباء الصلبةعملية التشكيل. ستؤثر عملية تكوين فيلم الإلكتروليت على سمك الإلكتروليت وخصائصه ذات الصلة. إذا كان السمك رقيقًا جدًا، فستكون خواصه الميكانيكية سيئة نسبيًا، مما يسهل التسبب في تلف وقصر الدائرة الداخلية. إذا كان السمك سميكًا جدًا، فستزداد المقاومة الداخلية. وبما أن المنحل بالكهرباء نفسه لا يحتوي على مواد فعالة، فسيتم تقليل كثافة الطاقة لخلايا وأنظمة البطارية.
عملية تشكيل الفيلم الرطب:
تشكيل الفيلم المدعوم بالقالب، مناسب للبوليمر والإلكتروليتات المركبة، صب محلول الإلكتروليت الصلب في القالب، واحصل على فيلم الإلكتروليت الصلب بعد تبخر المذيب.
تشكيل فيلم دعم القطب الموجب مناسب لفيلم الإلكتروليت غير العضوي والمركب. يتم سكب محلول الإلكتروليت الصلب مباشرة على سطح القطب الموجب، وبعد تبخر المذيب، يتم تشكيل فيلم إلكتروليت صلب على سطح القطب الموجب.
الفيلم المدعوم بالهيكل العظمي مناسب لفيلم الإلكتروليت المركب. يتم حقن محلول الإلكتروليت في الهيكل العظمي، وبعد تبخر المذيب، يتم تشكيل فيلم إلكتروليت صلب مع دعم الهيكل العظمي، والذي يمكن أن يحسن القوة الميكانيكية لفيلم الإلكتروليت.
جوهر العملية الرطبة هو اختيار المواد اللاصقة والمذيبات. المذيبات سهلة التبخر ولها قابلية ذوبان جيدة واستقرار كيميائي للكهارل.
تتمثل عيوب العملية الرطبة في أن المذيبات قد تكون سامة، والتكلفة الإجمالية مرتفعة نسبيًا، وإذا تبخر المذيب بشكل غير كامل، فقد تنخفض الموصلية الأيونية للكهارل.
عملية تشكيل الفيلم الجاف:
مزيجالمنحل بالكهرباء الصلبةوالموثق، يطحنهما ويفرقهما، ثم يضغط (يسخن) الخليط المشتت لتحضير أفيلم بالكهرباء الصلبة. لا تستخدم هذه الطريقة المذيبات ولا توجد بقايا مذيبات. عيب الطريقة الجافة هو أن طبقة الإلكتروليت سميكة نسبيًا، وبما أنها لا تحتوي على مواد فعالة، فإنها ستقلل من كثافة طاقة بطارية الحالة الصلبة.
عمليات تشكيل الفيلم الأخرى:
بما في ذلك ترسيب البخار الكيميائي والفيزيائي والكهروكيميائي وغيرها من الطرق. مثل هذه العمليات مكلفة نسبيًا ومناسبة للبطاريات ذات الحالة الصلبة ذات الأغشية الرقيقة.
هناك العديد من طرق تشكيل الفيلم بالكهرباء الصلبة. يمكن للبوليمرات والكبريتيدات والأكاسيد أن تتطابق مع عملية تشكيل الفيلم الأكثر ملاءمة بناءً على خصائصها الخاصة.
(1) تتمتع إلكتروليتات البوليمر الصلبة بأفضل أداء معالجة وأقوى توافق للعملية. باستثناء حقيقة أنها لا يمكن تحبيبها وغير مناسبة لطريقة الترسيب، يمكن تحقيق تكوين طبقة إلكتروليت صلبة من البوليمر عن طريق الصقل الجاف، والرش الجاف، والبثق، وصب الشريط، والتسلل.
(2) الكبريتيد غير مناسب للبثق بدرجة حرارة عالية وترسيب الحجم الصغير بسبب ضعف استقرار الهواء. يمكن استخدام عمليات أخرى مثل الدرفلة والرش لتكوين طبقة إلكتروليت صلبة من الكبريتيد.
(3) تتمتع الأكاسيد بخصائص خزفية وهي هشة للغاية، لذلك يجب تشكيلها في أفلام عن طريق الجمع بين ترسيب الجسيمات والتلبيد، أو عن طريق الصب تحت ظروف مزج المحلول.
تتوافق البطاريات شبه الصلبة مع عمليات إنتاج بطاريات الليثيوم التقليدية، كما أن معدات الإنتاج متوافقة بشكل أساسي مع بطاريات الليثيوم. ولا يتطلب الأمر سوى إضافة خط إنتاج جديد مخصص للفواصل شبه الصلبة، وتكون معدات الإنتاج متوافقة مع المعدات الخاصة بفواصل البطاريات السائلة.
تتطلب البطاريات شبه الصلبة أن يكون للفواصل حجم مسام أكبر وقوة أعلى وأن تستخدم عملية رطبة بالإضافة إلى عملية الطلاء.
بالمقارنة مع البطاريات التقليدية، لا يوجد تغيير واضح في عملية فواصل البطاريات شبه الصلبة، ويمكن تعديل المعلمات. ومع ذلك، نظرًا لأن البطاريات شبه الصلبة تحتاج إلى تحسين التوصيل الأيوني، فإن الفواصل تتطلب حجمًا أكبر للمسام وقوة أعلى، لذلك يلزم إجراء عملية تمديد وطلاء رطبة.
بالإضافة إلى ذلك، لم يتغير الطلب على الفواصل لكل وحدة للبطارية شبه الصلبة.
