固態(tài)電解質(zhì)是一種固體材料，在電池或其他電化學(xué)裝置中起著(zhù)離子傳導的關(guān)鍵作用。與傳統的液態(tài)電解質(zhì)相比，固態(tài)電解質(zhì)具有更高的安全性，因為它們不易泄漏、燃燒或爆炸。同時(shí)，固態(tài)電解質(zhì)還可以提供更穩定的電化學(xué)界面，有助于提高電池的循環(huán)壽命和能量密度。

固態(tài)電解質(zhì)的種類(lèi)繁多，主要包括氧化物固態(tài)電解質(zhì)（如石榴石型、NASICON 型等）、硫化物固態(tài)電解質(zhì)和聚合物固態(tài)電解質(zhì)。氧化物固態(tài)電解質(zhì)具有較高的機械強度和化學(xué)穩定性；硫化物固態(tài)電解質(zhì)通常具有較高的離子電導率；聚合物固態(tài)電解質(zhì)則具有良好的柔韌性和可加工性。

加工工藝流程

原料準備

選擇前驅體材料：根據所需固態(tài)電解質(zhì)的類(lèi)型，選擇合適的化學(xué)原料作為前驅體。例如，制備氧化物固態(tài)電解質(zhì)可能會(huì )用到金屬鹽（如鋰鹽、鈉鹽等）和金屬氧化物等；制備硫化物固態(tài)電解質(zhì)則會(huì )用到金屬硫化物和鋰鹽等；制備聚合物固態(tài)電解質(zhì)需要選擇合適的聚合物單體和鋰鹽等。這些前驅體材料的純度和質(zhì)量對最終固態(tài)電解質(zhì)的性能有著(zhù)重要影響。

混合與溶解：將選定的前驅體材料按照一定的化學(xué)計量比混合，并加入適當的溶劑使其溶解或均勻分散。對于一些難溶的材料，可能需要添加助溶劑或采用加熱、超聲等輔助手段來(lái)促進(jìn)溶解或分散。在這個(gè)過(guò)程中，要確保原料混合均勻，避免局部成分差異導致的性能不均。

噴霧干燥機使用過(guò)程

霧化：將混合好的溶液或分散液通過(guò)霧化器（如壓力式霧化器、離心式霧化器或氣流式霧化器）轉化為微小的液滴。霧化器的類(lèi)型和工作參數（如壓力、轉速、氣流速度等）會(huì )影響液滴的大小和分布。較小的液滴可以增加表面積與體積之比，有利于后續的干燥過(guò)程和形成均勻的固態(tài)電解質(zhì)顆粒。

干燥與固化：霧化后的液滴進(jìn)入干燥室，與熱空氣（或其他干燥介質(zhì)）進(jìn)行熱質(zhì)交換。熱空氣的溫度、流速和濕度等參數需要根據固態(tài)電解質(zhì)的性質(zhì)和液滴的特性進(jìn)行調整。在干燥過(guò)程中，液滴中的溶劑迅速蒸發(fā)，溶質(zhì)逐漸聚集并固化，形成固態(tài)電解質(zhì)顆粒。這個(gè)過(guò)程中，顆粒的粒徑、形貌和內部結構會(huì )受到干燥參數的影響。例如，較高的進(jìn)風(fēng)溫度可能會(huì )導致顆粒表面快速干燥，形成空心結構；而過(guò)低的溫度則可能使干燥不完全。

后處理

燒結（對于氧化物和硫化物固態(tài)電解質(zhì)）：在噴霧干燥后，對于氧化物和硫化物固態(tài)電解質(zhì)，通常需要進(jìn)行燒結處理，以提高顆粒的致密性和結晶度。燒結過(guò)程在高溫下進(jìn)行，使顆粒之間發(fā)生頸縮和融合，減少孔隙率，從而提高固態(tài)電解質(zhì)的離子電導率。燒結溫度、時(shí)間和氣氛等條件需要根據材料的性質(zhì)進(jìn)行優(yōu)化，以避免過(guò)度燒結導致的顆粒長(cháng)大或性能下降。

成型加工（如需要特定形狀）：如果固態(tài)電解質(zhì)需要制成特定的形狀，如薄膜、薄片或復雜的三維結構，可以采用壓片、注塑、3D 打印等成型加工方法。在成型過(guò)程中，需要考慮固態(tài)電解質(zhì)的機械性能和加工參數，以確保最終產(chǎn)品的質(zhì)量和性能符合要求。同時(shí)，對于一些需要與電極材料復合的應用場(chǎng)景，還需要進(jìn)行電極 - 電解質(zhì)界面的優(yōu)化處理，如采用涂層、熱壓等方法，提高界面的接觸性和相容性。

事實(shí)上固態(tài)電解質(zhì)粉體方案目前尚未完全成熟，但不同路線(xiàn)都有一定的進(jìn)展

氧化物電解質(zhì)粉體方案成熟度相對較高：在半固態(tài)電池中已實(shí)現率先規?；瘧?，技術(shù)相對成熟。具有較高的離子電導率、出色的熱穩定性，擁有超過(guò) 5V 的高電壓窗口，更適配高壓正極材料體系，且對水氧不敏感，成本低于硫化物，適合大規模生產(chǎn)和應用，但與電極材料的界面接觸問(wèn)題是其短板，離子電導率對電池快充性能也有一定限制。代表企業(yè)：國內有天目先導、藍固新能源、清陶能源、贛鋒鋰業(yè)、上海洗霸、當升科技、金龍羽、天賜材料等。

硫化物電解質(zhì)粉體方案仍處于研發(fā)階段：雖然硫化物電解質(zhì)理論上能提供更高的能量密度、更快的充電速度，具備較大的商業(yè)化潛力，但目前仍未實(shí)現產(chǎn)業(yè)化，不過(guò)近年來(lái)受關(guān)注度越來(lái)越高，不斷取得新突破。離子電導率高，是最接近且有望超越液態(tài)電解質(zhì)的固態(tài)電解質(zhì)，質(zhì)地柔軟，易于機械加工，適合批量制備成高致密度的電解質(zhì)膜取代傳統隔膜和液態(tài)電解質(zhì)，與活性材料能保持良好的接觸，但存在電化學(xué)窗口相對較窄，易與鋰金屬及空氣發(fā)生反應，有可能產(chǎn)生硫化氫，界面穩定性欠佳，制備難度大、成本高等問(wèn)題。代表企業(yè)：全球方面，以日韓廠(chǎng)商為主，如三星、豐田、松下、日產(chǎn)、LG、SKI 等；國內有寧德時(shí)代、國軒高科、高能時(shí)代等。

聚合物電解質(zhì)粉體方案技術(shù)較成熟：是最早推進(jìn)商業(yè)化應用的路線(xiàn)，已實(shí)現小規模量產(chǎn)，但存在電導率低等缺點(diǎn)，性能上限較低，到目前也并未大面積鋪開(kāi)。兼具柔性與低成本，加工性能好，但熱穩定性差、高電壓耐受性差，僅能和鐵鋰正極匹配。代表企業(yè)：國內有清陶能源、貝特瑞、天賜材料、奧克股份等?？傮w而言，目前氧化物電解質(zhì)粉體方案在產(chǎn)業(yè)化應用方面相對領(lǐng)先。但從長(cháng)遠來(lái)看，硫化物體系由于其高離子電導率和良好的加工性能等優(yōu)勢，被認為未來(lái)最具發(fā)展潛力，受到越來(lái)越多企業(yè)的關(guān)注和投入。