鋰盾新能源章結(jié)兵：軟包封裝更適合固態(tài)/半固態(tài)電池
固態(tài)和半固態(tài)電池是未來的發(fā)展方向，在汽車、儲(chǔ)能、消費(fèi)電子領(lǐng)域有諸多性能優(yōu)勢。業(yè)內(nèi)認(rèn)為，2025年是全球固態(tài)電池市場加速擴(kuò)張的關(guān)鍵年份，未來市場規(guī)模擴(kuò)展范圍可以達(dá)到萬億元。作為軟包封裝關(guān)鍵材料的鋁塑膜將大顯身手。
圖為浙江鋰盾新能源材料有限公司技術(shù)總監(jiān)章結(jié)兵演講
在日前舉行的電動(dòng)航空及下一代電池技術(shù)(CIBF2025深圳)交流會(huì)上，浙江鋰盾新能源材料有限公司技術(shù)總監(jiān)章結(jié)兵，作題為《聚焦固態(tài)/半固態(tài)電池軟包封裝技術(shù)》的演講。
他指出，軟包封裝應(yīng)用于半固態(tài)和全固態(tài)電池有諸多優(yōu)勢。因?yàn)殇X塑膜具有多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，所以這種設(shè)計(jì)在保證輕量化的同時(shí)，可以滿足電池對(duì)氣密性和柔韌性的雙重需求。這種材料還具備應(yīng)力緩沖，能夠降低界面應(yīng)力、防止電解質(zhì)開裂。
不僅如此，軟包鋁塑膜結(jié)構(gòu)配合固態(tài)電解質(zhì)，可使單體電芯能量密度突破500Wh/kg;它還具有高安全性，通過鋁塑膜機(jī)械強(qiáng)度+固態(tài)電解質(zhì)不可燃+熱管理系統(tǒng)，使電池?zé)崾Э嘏R界溫度升至300℃以上;此外，設(shè)備投資成本相對(duì)于硬殼電池，軟包封裝工藝可以降低40%，所以優(yōu)勢很明顯。
不過，章結(jié)兵也指出，固態(tài)電池的軟包封裝還有幾個(gè)技術(shù)問題，需要與電池行業(yè)同仁共同努力解決。
封裝壽命問題：鋁塑膜層與層之間一般用膠復(fù)合，在長期運(yùn)行過程中，有可能導(dǎo)致老化、氣密性下降，最終影響循環(huán)壽命。可以通過多重復(fù)合鋁塑膜技術(shù)，利用等離子體加強(qiáng)層間的結(jié)合力。同時(shí)，通過UV固化封裝工藝，利用紫外光的固化膠粘劑代替熱封，降低封裝溫度，減少熱應(yīng)力導(dǎo)致的界面分層風(fēng)險(xiǎn)。
結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不夠：可以通過仿生蜂窩夾層結(jié)構(gòu)提升強(qiáng)度，或者在受擠壓破裂后，通過自修復(fù)涂層技術(shù)恢復(fù)氣密性。
PACK不可拆卸：傳統(tǒng)PACK用環(huán)氧樹脂灌封，維修需要破壞性拆解。可以通過模塊化卡扣設(shè)計(jì)，搭配低溫焊錫工藝，支持3分鐘無損拆換單體。還可以用導(dǎo)電膠替代焊接，使可重復(fù)拆裝5次以上。
單體容量限制：軟包電池單體容量一般在100Ah以內(nèi)，方殼電池則可以達(dá)到280Ah以上。可以通過3D堆疊電極技術(shù)，實(shí)現(xiàn)能量密度的突破。另外通過固態(tài)電解質(zhì)集成，搭配鋰金屬負(fù)極，使電池單體容量突破200Ah。
極耳焊接密封缺陷：可以通過梯度焊接工藝，采用激光超聲復(fù)合焊接技術(shù)或者納米銀燒結(jié)技術(shù)，降低焊接過程極耳密封性不足問題。
定向泄壓缺失：現(xiàn)在軟包電池?zé)崾Э貢r(shí)方向不可控。可以通過仿生微通道設(shè)計(jì)、相變觸發(fā)機(jī)制，解決泄壓問題。
漏液風(fēng)險(xiǎn)：通過原子層沉積封裝、激光誘導(dǎo)石墨烯密封，降低漏液風(fēng)險(xiǎn)。
“電池安全大于一切。”章結(jié)兵指出，固態(tài)/半固態(tài)電池，要求鋁塑膜要具備耐高電壓、抗穿刺、阻隔性、導(dǎo)熱性、柔韌性和更寬的溫度適應(yīng)性等。
據(jù)介紹，鋰盾新能源的鋁塑膜產(chǎn)品擁有多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，物理錨固形成界面力學(xué)性能各向一致性，層間粘結(jié)更牢固;一體化粘結(jié)界面非極性化，保證了聚合物電池的耐腐蝕性;材料界面改性，可有效提升耐高壓、抗穿刺及阻隔性，電池壽命更長久。
“在四大技術(shù)基礎(chǔ)上，進(jìn)行配方優(yōu)化及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，可有效提升導(dǎo)熱性、柔韌性及更寬溫度適應(yīng)性，適合封裝固態(tài)/半固態(tài)電池。”章結(jié)兵表示。
在產(chǎn)能布局上，鋰盾新能源已經(jīng)規(guī)劃固態(tài)電池封裝材料產(chǎn)能3億平方米，規(guī)劃建設(shè)投產(chǎn)10條生產(chǎn)線，預(yù)計(jì)2025年底實(shí)現(xiàn)產(chǎn)能3000萬平方米。目前該公司已與貴州貴安新區(qū)政府完成年產(chǎn)4000萬平方米固態(tài)及動(dòng)力軟包電池用微波非極性鋁塑膜項(xiàng)目投資合作協(xié)議的簽訂。
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