Fraunhofer IPA与一个工业合作伙伴共同在EMSiG项目中研究了陶瓷固态电解质——据称为设计一种可扩展的固态电池生产方法奠定了基础。
2024年6月21日，由Cora Werwitzke报道
Fraunhofer IPA固态电池
Fraunhofer生产技术与自动化研究所的研究人员表示，他们的成果有助于将固态电池的工业化进一步发展。该项目名为EMSiG（“探索新的混合和烧结技术以制造分级陶瓷固态电解质”），与中型企业Dr. Fritsch Sondermaschinen GmbH和Dr. Fritsch GmbH & Co. KG合作进行，由巴登-符腾堡州资助超过一百万欧元。
合作伙伴指出他们研究的出发点和问题是，目前固态电池的陶瓷电解质层只能在实验室规模下制造，缺乏一种可扩展的生产方法。现在，该团队已经开发出了这样一种方法：“我们已经能够将固态电池的生产从实验室规模提升到接近工业级的可扩展水平，”Fraunhofer IPA的科学家Jonas Heldt强调说。
首先，合作伙伴关注所需的原材料，因为“项目中使用的固态电解质，如锂铝钛磷酸盐（LATP），目前尚未在工业中使用，因此也没有大量生产。” Dr. Fritsch GmbH & Co. KG在项目中分析了市场情况。“这里的挑战不是单个原料的可用性，而是生产LATP固态电解质的制造商数量还相对较少。但经验告诉我们，随着对最终产品需求的增加，这一数字将迅速增长，”Dr. Fritsch GmbH & Co. KG的金属粉末业务部门负责人Elke Ade说。
作为项目的另一个重点，合作伙伴关注了可大幅提高产量的接近工业级的生产过程。“通常情况下，人们会涂覆薄膜，使其充当阳极、阴极和中性隔层，并将这些组合成电池。对于陶瓷材料，出发点则是粉末。要将这些粉末变成固体形态，需要进行烧结，即在压力下加热，”专家解释道。他们研究了多种方法，得出结论，最有希望的方法是在模具中将粉末干燥地层叠在一起，同时创建渐变过渡，以改善烧结电池中的机械应力和过渡电阻。
研究人员将填充的模具放入烧结机中，在相对较低的温度下，用冲头将材料在高压下压缩几分钟。“通过这种方法，可以在单一生产步骤中制造多个分级的阴极和隔板层，这大大减少了工作量并允许以后扩大到更大的生产量，”Heldt总结道。
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