固态电池产业化迈入实质性阶段。今年以来,国轩高科、亿纬锂能、欣旺达等企业公布相关固态产品及中试线进展,尽管行业内量产时间尚未齐平,但中试线作为正式量产的前哨,诸多工程化难题在这一步已有了对应的解法。
其中,对于固-固界面这一关键难题,各家企业有着独特的技术突破,同时也牵动了大量创新零部件的实验与应用。
究其本因,由于固态电解质与电极之间是刚性接触,存在大量空隙,会引起严重的副反应,不仅性能不达标,还会引发安全问题。
对此,通过高压压制可消除界面空隙,增大有效接触面积。而压制可优化固态电解质的微观结构,导入更大量程的热压有助于固态电池实现更优的性能表现,推动其向高能量密度、长循环寿命发展。
以力为媒介感知固态电池生产脉搏。力学传感器头部企业鑫精诚传感器,针对固态电池生产问题,研发了平面压力传感器、压电式测力传感器等创新产品,在辊压、冷热压等环节得到应用,真正赋能了固态电池的工程化难题。
鑫精诚传感器董事长吴浩表示,未来固态电池对压实测力具有一定的市场需求。不仅如此,公司平面压力传感器在今年已实现了较大规模的交付,得到了头部企业的认可。
现阶段,固态电池产业链正集中力量实现从无到有向有到精的跨越。未来固态电池真正实现量产,对力的要求只会越来越高、对量程的要求也会越来越大。鑫精诚传感器将持续协同产业链,攻克固态电池生产上的细枝末节。
固态电池催生“大量程”设备需求
固态电池对比液态电池,最显著的提升在于能量密度的提高,对固态电解质的应用,也意味着部分制程与工艺的调整。
尤其是固态电解质与电极的协配,压合时需更大压力形成高压实密度界面接触,其保证结构稳定的同时,还能大幅改善活性物质颗粒与电解质的接触,从而提高电池的容量发挥和电流分布均匀性。
由于固态电池性能的提升,对力的量程要求也同步提升。鑫精诚传感器带来的平面压力传感器,可采用串联组合,实现大量程检测,具备抗偏载性、抗弯矩性,以确保辊压的精准度、均匀度。
从参数来看,旧设备适配液态电池仅需 10-15 吨量程,现有设备已需 30-45 吨,未来随固态电池普及,量程必然向超百吨发展。值得一提的是,鑫精诚传感器的平面压力传感器,量程范围已达200吨的水平。
从另一个角度来看,鑫精诚传感器带来的200吨平面压力传感器同样也是维持高生产节拍的“利器”。
尽管固态电池产线还大都处在中试线阶段,但对高节拍生产的追求不能降低,其有助于合理分配设备、物料、人力等资源,是保证生产一致性、降本增效的关键。
一个更现实的因素在于,即便未来电池企业具备量产能力,较低的生产节拍无法满足市场需求也相当于无济于事。因此,量程更大的传感器可保证固态电池的高节拍生产。
固态电池推动力学传感器“革新”
锂电池生产各设备环节及配套零部件如何通过“巧劲”,助力其生产的精度与稳定性?传感器之于生产设备而言,好似神经之于人体,起到了感知的作用,通过力的变量感知各工序生产数据的变化。
被认为是锂电池最终形态的固态电池,现阶段已带来了攻坚量产难题的关键时刻,牵动了各生产环节的工艺与设备革新,包括干法工艺、胶框覆合、等静压等创新技术。
同样地,在辊压这一关键工序,传统的张力传感器无法支撑更大量程、更大力值的检测。对此,鑫精诚传感器开发了压电式测力传感器,具备更高的刚性,高频响应性,可做到更小的尺寸、更大的量程,实现更快的输出。
不仅如此,鑫精诚传感器此前已与部分客户进行了内置压电传感器板型辊的开发,通过该产品的多阵列均匀排布,可实时感知材料过辊时受力情况的均匀度和压合情况,真正赋能干法工艺固态电池的生产。
赋能锂电生产,鑫精诚传感器还同步带来窄幅、悬臂式、法兰式张力传感器等,可应用在卷绕机、叠片机、涂布机、模切机。
压力传感器适用于热压机/冷压机、化成机等。
压力监控控制器可采集传输数据至后端,压力限制电平输出,数字量以及模拟量输出功能选;膨胀力分析系统可检测锂电池充放电循环中膨胀力,通过获取膨胀力、位移、电压、电流、温度等数据完成安全预警。
更多的产品详情,鑫精诚传感器还将在高工锂电15周年年会上进行现场展示,敬请关注4号展位。
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