सॉलिड-स्टेट बैटरियों और लिक्विड बैटरियों की विनिर्माण प्रक्रियाओं में कई समानताएँ हैं। उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोड शीट की निर्माण प्रक्रिया घोल मिश्रण, कोटिंग और कैलेंडरिंग पर आधारित है। स्लिटिंग के बाद, टैब को वेल्ड किया जाता है और पैक किया जाता है (बैटरी पैक को समूहों में संसाधित किया जाता है)। हालाँकि, कुछ अंतर भी हैं।
तीन मुख्य अंतर हैं:
1) सॉलिड-स्टेट बैटरियों के लिए समग्र कैथोड सामग्री। का मिश्रणठोस इलेक्ट्रोलाइटऔर कैथोड सक्रिय सामग्री का उपयोग मिश्रित कैथोड के रूप में किया जाता है।
2) विभिन्न इलेक्ट्रोलाइट जोड़ने के तरीके। तरल बैटरियां टैब को वेल्ड करने और पैक करने के बाद बैटरी में इलेक्ट्रोलाइट भरती हैं। कैथोड सक्रिय सामग्री के साथ एक समग्र कैथोड बनाने के अलावा, ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स को भी लुढ़का हुआ समग्र कैथोड पर फिर से लेपित करने की आवश्यकता होती है।
3) तरल लिथियम-आयन बैटरी इलेक्ट्रोड शीट को वाइंडिंग या स्टैकिंग द्वारा जोड़ा जा सकता है। सॉलिड-स्टेट बैटरियों को आमतौर पर स्टैकिंग फॉर्म में पैक किया जाता है क्योंकि उनके ठोस इलेक्ट्रोलाइट्स जैसे ऑक्साइड और सल्फाइड में खराब कठोरता होती है।
ठोस इलेक्ट्रोलाइट की मुख्य तकनीक फिल्म निर्माण है, जिसे सूखी प्रक्रिया, गीली प्रक्रिया और अन्य प्रक्रियाओं में विभाजित किया जा सकता है।
सॉलिड-स्टेट बैटरी निर्माण की मुख्य तकनीक हैठोस इलेक्ट्रोलाइट फिल्मगठन प्रक्रिया. इलेक्ट्रोलाइट की फिल्म निर्माण प्रक्रिया इलेक्ट्रोलाइट की मोटाई और संबंधित गुणों को प्रभावित करेगी। यदि मोटाई बहुत पतली है, तो इसके यांत्रिक गुण अपेक्षाकृत खराब होंगे, जिससे क्षति और आंतरिक शॉर्ट सर्किट होना आसान है। यदि मोटाई बहुत अधिक है, तो आंतरिक प्रतिरोध बढ़ जाएगा। चूंकि इलेक्ट्रोलाइट में स्वयं सक्रिय पदार्थ नहीं होते हैं, इसलिए बैटरी कोशिकाओं और प्रणालियों का ऊर्जा घनत्व कम हो जाएगा।
गीली फिल्म बनाने की प्रक्रिया:
मोल्ड-समर्थित फिल्म बनाना, पॉलिमर और मिश्रित इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए उपयुक्त, ठोस इलेक्ट्रोलाइट समाधान को मोल्ड में डालें, और विलायक के वाष्पित होने के बाद ठोस इलेक्ट्रोलाइट फिल्म प्राप्त करें।
सकारात्मक इलेक्ट्रोड समर्थन फिल्म निर्माण अकार्बनिक और मिश्रित इलेक्ट्रोलाइट फिल्म के लिए उपयुक्त है। ठोस इलेक्ट्रोलाइट समाधान सीधे सकारात्मक इलेक्ट्रोड सतह पर डाला जाता है, और विलायक के वाष्पित होने के बाद, सकारात्मक इलेक्ट्रोड सतह पर एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट फिल्म बनती है।
कंकाल-समर्थित फिल्म समग्र इलेक्ट्रोलाइट फिल्म के लिए उपयुक्त है। इलेक्ट्रोलाइट समाधान को कंकाल में इंजेक्ट किया जाता है, और विलायक के वाष्पित होने के बाद, कंकाल समर्थन के साथ एक ठोस इलेक्ट्रोलाइट फिल्म बनती है, जो इलेक्ट्रोलाइट फिल्म की यांत्रिक शक्ति में सुधार कर सकती है।
गीली प्रक्रिया का मूल चिपकने वाले और सॉल्वैंट्स का चयन है। सॉल्वैंट्स को वाष्पित करना आसान होता है और इलेक्ट्रोलाइट्स के लिए अच्छी घुलनशीलता और रासायनिक स्थिरता होती है।
गीली प्रक्रिया का नुकसान यह है कि सॉल्वैंट्स विषाक्त हो सकते हैं, कुल लागत अपेक्षाकृत अधिक होती है, और यदि विलायक अधूरा वाष्पित हो जाता है, तो इलेक्ट्रोलाइट की आयनिक चालकता कम हो सकती है।
सूखी फिल्म बनाने की प्रक्रिया:
मिश्रणठोस इलेक्ट्रोलाइटऔर बाइंडर, उन्हें पीसें और फैलाएं, और बिखरे हुए मिश्रण को तैयार करने के लिए दबाव डालें (गर्म करें)।ठोस इलेक्ट्रोलाइट फिल्म. इस विधि में विलायकों का उपयोग नहीं होता है और कोई विलायक अवशेष नहीं होता है। सूखी विधि का नुकसान यह है कि इलेक्ट्रोलाइट फिल्म अपेक्षाकृत मोटी होती है, और चूंकि इसमें सक्रिय पदार्थ नहीं होते हैं, इसलिए यह ठोस-राज्य बैटरी की ऊर्जा घनत्व को कम कर देगा।
अन्य फिल्म निर्माण प्रक्रियाएँ:
जिसमें रासायनिक, भौतिक, विद्युत रासायनिक वाष्प जमाव और अन्य विधियाँ शामिल हैं। ऐसी प्रक्रियाएँ अपेक्षाकृत महंगी हैं और पतली-फिल्म ऑल-सॉलिड-स्टेट बैटरियों के लिए उपयुक्त हैं।
ठोस इलेक्ट्रोलाइट फिल्म बनाने की कई विधियाँ हैं। पॉलिमर, सल्फाइड और ऑक्साइड अपनी विशेषताओं के आधार पर सबसे उपयुक्त फिल्म बनाने की प्रक्रिया से मेल खा सकते हैं।
(1) पॉलिमर सॉलिड इलेक्ट्रोलाइट्स में सबसे अच्छा प्रसंस्करण प्रदर्शन और सबसे मजबूत प्रक्रिया अनुकूलता होती है। इस तथ्य को छोड़कर कि उन्हें दानेदार नहीं बनाया जा सकता है और जमाव विधि के लिए उपयुक्त नहीं हैं, पॉलिमर ठोस इलेक्ट्रोलाइट फिल्म का निर्माण शुष्क कैलेंडरिंग, शुष्क छिड़काव, एक्सट्रूज़न, टेप कास्टिंग और घुसपैठ द्वारा प्राप्त किया जा सकता है।
(2) सल्फाइड अपनी खराब वायु स्थिरता के कारण उच्च तापमान निष्कासन और छोटे आकार के जमाव के लिए उपयुक्त नहीं है। सल्फाइड ठोस इलेक्ट्रोलाइट फिल्म निर्माण के लिए रोलिंग और छिड़काव जैसी अन्य प्रक्रियाओं का उपयोग किया जा सकता है।
(3) ऑक्साइड में सिरेमिक गुण होते हैं और वे अत्यधिक भंगुर होते हैं, इसलिए उन्हें कण जमाव और सिंटरिंग के संयोजन से, या समाधान सम्मिश्रण स्थितियों के तहत कास्टिंग करके फिल्मों में बनाने की आवश्यकता होती है।
अर्ध-ठोस बैटरियां पारंपरिक लिथियम बैटरी उत्पादन प्रक्रियाओं के साथ संगत हैं, और उत्पादन उपकरण मूल रूप से लिथियम बैटरी के साथ संगत हैं। इसके लिए केवल अर्ध-ठोस विभाजकों के लिए समर्पित एक नई उत्पादन लाइन को जोड़ने की आवश्यकता है, और उत्पादन उपकरण तरल बैटरी विभाजकों के उपकरण के साथ संगत है।
अर्ध-ठोस बैटरियों के लिए विभाजकों को बड़े छिद्र आकार और उच्च शक्ति की आवश्यकता होती है और गीली प्रक्रिया के साथ-साथ कोटिंग प्रक्रिया का उपयोग करना पड़ता है।
पारंपरिक बैटरियों की तुलना में, अर्ध-ठोस बैटरियों के विभाजकों में कोई स्पष्ट प्रक्रिया परिवर्तन नहीं होता है, और मापदंडों को समायोजित किया जा सकता है। हालाँकि, क्योंकि अर्ध-ठोस बैटरियों को आयन चालकता में सुधार करने की आवश्यकता होती है, विभाजकों को बड़े छिद्र आकार और उच्च शक्ति की आवश्यकता होती है, इसलिए गीली स्ट्रेचिंग और कोटिंग प्रक्रिया की आवश्यकता होती है।
इसके अलावा, सेमी-सॉलिड बैटरी के लिए प्रति यूनिट सेपरेटर की मांग में कोई बदलाव नहीं आया है।
