中國粉體網訊  固態(tài)電解質作為全固態(tài)電池的重要組成部分，其制備方法有很多種，其中干法制備方法備受關注。干法制膜技術可以制造高能量密度和更優(yōu)異循環(huán)性能的硫化物全固態(tài)電池。

硫化物固態(tài)電解質具有與液體電解質相當甚至優(yōu)于液體電解質的高離子電導率和高離子遷移數，有制備超高能量密度全固態(tài)電池的潛力，是一種非常理想的電解質材料。然而，硫化物固態(tài)電解質的化學/電化學穩(wěn)定性較差，因此需要專注于提高硫化物固態(tài)電解質的空氣穩(wěn)定性和界面穩(wěn)定性。

為了提高硫化物全固態(tài)電池能量密度，降低電極層固態(tài)電解質含量和電解質層厚度是必不可少的。因此，用電解質包覆活性材料是構建鋰離子導電網絡、降低電極層電解質含量的一種有效方法。粉末噴涂、粘結劑原纖維化、粉末壓片和氣相沉積等干法制備電解質技術非常適合降低電解質層厚度。同時，這些方法通常不需要使用有機溶劑或水等大量溶劑，在改善界面層性能的同時也可以避免由于溶劑殘留導致的污染和環(huán)保問題，因此開發(fā)干法電解質膜制備技術應用前景廣闊。

其中，粉末噴涂法是一種有效的固態(tài)電解質膜制備方法，在工業(yè)化生產和應用方面有著廣泛的應用前景。

干噴法/靜電噴涂，是直接將干粉噴涂在基材上。通過向噴嘴針頭施加高壓，流體化的干粉顆粒帶電。帶電后，干粉顆粒將會在電場力的作用下沉積在接地的集流體上。該方法能夠實現電極與集流體之間的良好接觸、消除蒸發(fā)溶劑所需要的等待時間。同時，電極的載量和形貌也得到了控制。

靜電噴涂解決了濕涂層法帶來的涂層厚、涂層不均勻的問題。隨著技術的發(fā)展，粉末噴涂逐漸應用于儲能領域。2002年，TDK公司在其專利中采用靜電粉末噴涂法將電極材料混合物涂覆在集流體上制備燃料電池的電極。后來，這種方法被應用于生產超級電容器、液態(tài)鋰離子電池和全固態(tài)電池等儲能裝置。

用于制備固態(tài)電解質膜時，首先準備好電解質、粘結劑等混合粉體并控制其粒徑分布，必要時去除顆粒間的聚集；然后將粉體置于供料器中以便按需供給一定量的穩(wěn)定流動的粉體。供入噴嘴的粉體會在噴嘴出口處受強電場作用帶上電荷并在氣體壓力下噴射加速飛出。

在自由飛行過程中，帶電粉體顆粒之間存在強烈的靜電斥力，保持良好的分散狀態(tài)。當飛行至預設導電基體表面附近時，粉體顆粒會受基底電荷層庫倫引力作用吸附于其表面。最后沉積的電解質粉末層經過熔化熱軋形成所需的固態(tài)電解質膜，但這種方法需要使用較多的粘合劑（>5%），粘合劑熔化后會粘附在電極顆粒表面形成絕緣層，阻礙離子和電子的傳導。

為了解決這一問題，許多科研人員和企業(yè)開始了無粘合劑制備全固態(tài)電池電極和電解質膜的研究。其中，日本豐田汽車公司和日立造船株式會社利用硫化物固態(tài)電解質優(yōu)異的機械性能，成功開發(fā)出了無粘合劑制備全固態(tài)電池電極和電解質膜的方法。

他們將電極粉體帶上靜電，然后在篩網和集電體之間的電場作用下，沉積在集流體上，然后再依次沉積電解質層和另一側的電極。接下來對電極和電解質層施加足夠的壓力，施加壓力可使硫化固態(tài)電解質產生一定程度的變形，使粉體成型。這種膜制備方法可以制備薄的電解質層（<50µm），從而獲得兼具高容量、優(yōu)異倍率性能和相對高負載的全固態(tài)電池。該方法的關鍵是制備厚度均勻的電極和電解質層。

參考來源：

[1]電極和相關材料的干法制備技術，李慶盈等，華南師范大學信息光電子科技學院

[2]干法成型電極技術的研究進展，劉凝，武漢船用電力推進裝置研究所

（中國粉體網編輯整理/平安）

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