随着中国科学院青岛能源所先进储能材料与技术研究组解决了硫化物全固态电池叠层工艺的行业痛点及瓶颈问题,打通了硫化物全固态电池的大型车载电池制作工艺的最后一道难关,在硫化物软包电池叠片技术上取得关键性突破,制备的多层叠片软包电池循环 300 次容量几乎不衰减。固态电解质硫化物方案的优势尽显,那我们聊聊硫化物方案中喷雾干燥过程需要注意哪些事项?
物料准备
原料纯度:硫化物固态电解质的性能对原料纯度要求极高,如锂源、硫源等杂质含量应尽可能低,以免影响最终产品的离子电导率和电化学性能。
料液配制:在配制前驱体料液时,需在保护气体气氛下进行,防止硫化物与空气中的氧气和水分反应。同时,要确保原料充分溶解和混合均匀,以获得成分均一的硫化物固态电解质。此外,还需控制料液的浓度、粘度和稳定性,使其符合喷雾干燥的要求。
设备检查与环境控制
设备密封性:检查喷雾干燥设备的各个部件是否正常运行,确保设备的密封性良好,防止氮气泄漏,避免外界空气进入干燥系统导致硫化物氧化。
惰性气体环境:在整个喷雾干燥过程中,要维持系统内的惰性气体环境,如充入氩气或氦气等,使氧气浓度低于规定浓度,一般要求低于 3%,防止硫化物固态电解质在干燥过程中发生氧化。
温度控制:安装精确的温度传感器和控制系统,实现对干燥塔内不同位置温度的实时监测和精准调控。喷雾干燥设备的进口温度一般为 90-260℃,出口温度为 50-155℃,可根据具体的硫化物材料和工艺要求进行调整。同时,预热干燥系统时,需待热风入口温度达到设定温度并稳定后,方可进行喷雾干燥操作。
喷雾干燥机参数优化
进料速度:进料速度通常为 10-210ml/h,应根据料液的性质、干燥设备的能力以及所需产品的粒度和产量等因素进行合理调整。进料速度过快,可能导致溶剂来不及蒸发,产品干燥不完全;进料速度过慢,则会降低生产效率。
雾化压力与气流速度:选择合适的雾化器和调整雾化压力,使料液能够均匀地雾化成微小液滴。压缩氮气流速一般为 450-1000l/h,气流速度过大会使液滴在干燥塔内的停留时间过短,干燥不完全;气流速度过小则可能导致液滴不能充分分散,影响干燥效果和产品质量。
安全与维护
个人防护:操作人员应始终配备个人防护用品,如手套、防护眼镜和口罩等,以防范意外接触硫化物和有机溶剂等有害物。
定期清洁与维护:每次使用结束后,及时清理设备的内部,清除残留的物料和杂质,并定期进行彻底清洗和保养。在清洗设备时,使用指定的清洗剂,并遵循制造商提供的清洗步骤。