溫等靜壓機（WIP）：解鎖全固態電池量產的關鍵利器

在新能源革命的浪潮中，全固態鋰電池（ASLBs）因其高能量密度、高安全性的革命性優勢，被視為下一代動力電池的解決方案。然而，如何實現硫化物固態電解質（SE）與電極材料的高效界面融合，一直是制約其產業化的核心技術瓶頸。近日，韓國延世大學研究團隊在《Energy Storage Materials》發表的最新成果中，揭示了一種通過溫等靜壓機（WIP）優化固態電池制造工藝的創新方案，為低成本、高良率的規模化生產提供了新思路。

WS-70-200-600Mpa固態電池專用WIP簡介

溫等靜壓機是一種特殊的等靜壓機，它在等靜壓技術的基礎上，結合了溫度控制的功能。

等靜壓技術是一種利用高壓液體或氣體作為傳壓介質，將壓力均勻地傳遞到被加工物體各個表面的技術。而溫等靜壓機則在此基礎上，通過加熱系統對被加工物體進行加熱，以實現溫度和壓力的雙重控制。

溫等靜壓機實物圖

溫等靜壓機（Warm Isostatic Pressing，WIP）是一種集高溫與均勻壓力于一體的先進成型設備。其工作原理是通過惰性氣體（如氬氣）在密閉腔體內施加各向同性壓力（通常達數百MPa），并在高溫環境下（如300-400℃）對材料進行熱壓處理。這種技術最初廣泛應用于陶瓷、硬質合金等領域，近年來被引入鋰電池制造，尤其在硫化物固態電解質膜（SE膜）的封裝中展現出優勢。

等靜壓原理圖

陶瓷成型領域革新

提高陶瓷材料的致密度：WIP技術通過施加高溫高壓，使陶瓷材料內部的空隙和缺陷得到有效減少，從而提高了陶瓷的致密度和機械強度。

優化陶瓷材料的微觀結構：在WIP的高溫高壓環境下，陶瓷材料的微觀結構得到優化，晶粒尺寸和分布更加均勻，這有助于提高陶瓷材料的性能和穩定性。

實現復雜形狀的陶瓷成型：WIP技術能夠處理各種復雜形狀的陶瓷成型體，滿足不同領域對陶瓷制品的需求。

WIP賦能固態電池優勢

提升電池性能

增強致密性：WIP通過施加高溫高壓，使固態電池的電極和電解質材料在微觀層面上更加緊密地結合在一起。這種致密性的提升有助于減少電池內部的空隙和缺陷，從而提高電池的離子電導率和機械強度。

實驗驗證顯示，WIP工藝使富鎳三元正極（NCM 70%）的容量發揮率提升10%，為高鎳體系在固態電池中的應用掃清障礙。

優化界面接觸：在固態電池中，電解質與電極之間的界面接觸是影響電池性能的關鍵因素之一。WIP通過高溫高壓處理，可以優化電解質與電極之間的界面接觸，降低界面阻抗，從而提高電池的能量密度和功率密度。

等靜壓處理前后對比圖

簡化生產工藝

減少生產步驟：傳統的固態電池生產工藝中，需要多個步驟來確保電池組件之間的良好接觸和密封。而WIP通過一步法高溫高壓處理，可以顯著減少生產步驟，提高生產效率。

降低生產成本：WIP的使用可以減少對額外密封步驟的需求，從而降低生產過程中的材料和人工成本。此外，由于WIP可以生產更高性能的電池，因此可以通過提高電池的能量密度和延長使用壽命來降低整體成本。文獻中提出的“濕法漿料+原位硫化"工藝結合WIP封裝，無需復雜真空鍍膜設備，可將量產成本降低60%以上，為軟包電池的大規模制造提供可行路徑。

提高生產效率和良品率

自動化生產：WIP可以與自動化生產線相結合，實現固態電池的連續生產和高效輸出。這種自動化生產方式可以顯著提高生產效率，并減少人為因素導致的生產誤差。

良品率提升：通過WIP處理，可以確保電池組件之間的良好接觸和密封，從而降低因接觸不良或密封不嚴導致的電池失效風險。這有助于提高固態電池的良品率，降低生產成本。