米开罗那(上海)工业智能科技股份有限公司是一家集研发、制造、销售和服务于一体的高科技企业,成立于2004年,总部位于上海。公司基于全固态电池研发生产需要,成立了锂电研究院,对固态电池的全产线进行研发生产。
表1 我司全固态电池智能装备一览表
类别 具体设备 / 内容
设备载体 密封干燥箱(露点可达-70℃)、包容手套箱
固态电池线设备 挤锂机、锂带裁切机、锂铜复合机、固态电解质成膜机、锂金属负极制片机、干法制膜机、干法混合机
试验/中试线 固态锂金属电池的试验线、中试线等
一、水、氧对硫化物电解质膜制备的影响
1. 水对硫化物电解质膜制备的影响及涉及工序
硫化物固态电解质(如等)对水分极为敏感,微量水会引发副反应(
),导致电解质膜离子电导率下降、界面稳定性恶化。
表2 水对硫化物电解质膜制备的影响及涉及工序
工序 作用 水分要求
原材料预处理 将硫化物粉末在真空干燥箱中脱水 在 120℃条件下干燥 12h,确保初始水分含量 < 50ppm
混合与压制成型 硫化物电解质与粘结剂(如改性聚四氟乙烯)在惰性气氛中混合 露点≤-60℃
电解质膜后处理 压制后的薄膜需在低湿环境中进行二次干燥 露点≤-60℃
2. 水、氧对锂金属负极的影响及涉及工序
1)水的影响:
化学腐蚀
锂(Li)与水(H₂O)发生反应的化学方程式为:
2)氧的影响
表面氧化
锂(Li)与氧气(O₂)反应生成氧化锂(Li₂O)的化学方程式为:
3)涉及工序
表3 水、氧对锂金属负极的影响及涉及工序
工序 存在的问题 解决措施 使用设备
锂金属负极原料储存与预处理 锂金属容易被氧化 在干燥、无氧的环境中进行存放及生产 包容手套箱、密封干燥箱
电池装配
电池封装
二、技术方案
1. 包容手套箱方案
包容手套箱通过惰性气体(如氩气)循环净化系统,维持内部水/氧含量<1ppm,适用于对水氧敏感的工序。
核心组成:密封箱体、净化系统。
应用工序:锂金属切割、电解质膜叠片、电芯组装等敏感工序。
2. 密封干燥箱方案
1)组成与工作原理
①组成
带密封的转轮除湿机
水吸附净化循环系统
用全不锈钢焊接成型的真空密封箱室
②工作原理
表4 密封干燥箱工作原理
水分含量 转轮除湿机 水吸附净化循环系统
露点≥-35℃ 开 关
露点≤-45℃/-60℃/-70℃ 关 开
三、密封干燥箱与传统干燥房的比较
表5 密封干燥箱与传统干燥房的比较
类别 除湿机 管道 箱体 工作状态 能耗
干燥房 无密封性,与外相通 无密封 铝塑板,易渗透 24小时除湿机工作 100%
密封干燥箱 真空级密封 真空级密封 不锈钢整体焊接,真空级密封管线 人进时开除湿机,出后开启内循环系统,关闭除湿机 35%