Systèmes de traitement des batteries

La technologie des batteries à l’état solide (ASSB) est en cours de développement depuis des années, offrant des améliorations significatives en matière de sécurité, de temps de charge et de densité énergétique. Quintus a été à l’avant-garde de cette innovation, en fournissant des solutions avancées de pressage isostatique pour soutenir la production de batteries à l’état solide depuis le laboratoire jusqu’à la fabrication à grande échelle.

Avantages du pressage isostatique à chaud pour le traitement des batteries

Plusieurs problèmes ont entravé la commercialisation des batteries à l’état solide (ASSB), notamment la porosité résiduelle des composants, le contact inadéquat avec les particules et les variations du volume des cellules pendant la charge et la décharge. Cependant, le pressage isostatique à chaud (Warm Isostatic Pressing, WIP) est apparu comme une solution essentielle pour résoudre ces problèmes.

Résistance interne réduite

Le WIP diminue la résistance interne en réduisant la porosité et en améliorant le contact entre les particules, en particulier dans les ASSB à base de sulfure, où il diminue la résistance ionique aux limites des grains et la porosité globale.

Durée de vie accrue

En améliorant la densité des matériaux et l'intégrité structurelle, le WIP augmente la durée de vie des ASSB, garantissant ainsi de meilleures performances et une meilleure stabilité à long terme.

Amélioration de l'efficacité de Coulomb

Le WIP optimise la densité et l'homogénéité des particules, ce qui se traduit par une meilleure efficacité de la décharge et de Coulomb, tout en permettant un frittage uniforme sous pression, même pour les cellules multicouches.

Flexibilité dans la taille et la géométrie des cellules

Le WIP peut traiter des cellules de tailles et de formes diverses, en appliquant une pression et une température uniformes, ce qui permet de surmonter les difficultés rencontrées par d'autres méthodes telles que le pressage uniaxial.

Catégories de produits

Presses à piles

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Véhicules

Énergie et production d’électricité

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Comment nous aidons nos clients

Analyse du débit et des coûts de production des batteries à l’état solide

Pressage isostatique à chaud : Du laboratoire au pilote et à la production de batteries à l’état solide

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Témoignages

“Using solid ceramics instead of liquid electrolytes in batteries is expected to increase safety, as well as energy density and charging capabilities. However, work with new layers of electrolyte materials indicates that the common uniaxial methods such as calendaring, or hot pressing, lead to insufficient electrode density and lower electrochemical performance. Therefore, warm isostatic pressing is labeled a key technology in creating sufficient particle-to-particle contact.

Additionally, the equipment (MIB 120) is manufactured to the latest ASME pressure vessel code for high pressure operation, ensuring the operators’ safety, which is paramount in my research group. With this equipment-supplier/academic-research strategic partnership, we will be able to achieve greater advancements for all-solid-state batteries and move towards commercialization at a faster pace.”

Professor Y. Shirley Meng, Ph. D.

Professor, University of Chicago Pritzker School of Molecular Engineering; Adjunct Professor, University of California San Diego Nanoengineering Department; and Chief Scientist, Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science (ACCESS) at Argonne National Laboratory, USA

“Using solid ceramics instead of liquid electrolytes in batteries is expected to increase safety, as well as energy density and charging capabilities. However, work with new layers of electrolyte materials indicates that the common uniaxial methods such as calendaring, or hot pressing, lead to insufficient electrode density and lower electrochemical performance. Therefore, warm isostatic pressing is labeled a key technology in creating sufficient particle-to-particle contact.

Additionally, the equipment (MIB 120) is manufactured to the latest ASME pressure vessel code for high pressure operation, ensuring the operators’ safety, which is paramount in my research group. With this equipment-supplier/academic-research strategic partnership, we will be able to achieve greater advancements for all-solid-state batteries and move towards commercialization at a faster pace.”

Professor Y. Shirley Meng, Ph. D.

Professor, University of Chicago Pritzker School of Molecular Engineering; Adjunct Professor, University of California San Diego Nanoengineering Department; and Chief Scientist, Argonne Collaborative Center for Energy Storage Science (ACCESS) at Argonne National Laboratory, USA

FAQ

Nous sommes ouverts à différentes approches, mais nous nous centrons plus sur le format des cellules « poche ». Les concepts comportant une anode de lithium-métal ou une anode de lithium-métal in situ sont très intéressants pour nous au niveau des essais de production. Nous sommes en train de tester chaque jour des systèmes d’électrolyte à l’état solide comportant des sulfures, des oxydes et des composites dans nos centres d’exploitation en Suède et aux États-Unis.

Cela dépend de la conception des cellules ; pour un concept d’anode lithium-métal in situ (ou sans anode), Quintus propose une étape de compaction des cellules « poche » entières. Cela placerait la presse isostatique après l’empilage et la mise en poche.

L’investissement en amont semble élevé, mais est plutôt faible si on le compare à d’autres machines utilisées aujourd’hui pour fabriquer des batteries. Les calculs avec un modèle de coûts réaliste que nous avons établi placent la compaction isostatique dans la zone inférieure du coût par kWh. Le modèle de calcul détermine différents paramètres, ceux qui ont un grand impact sont les dimensions des poches et la taille de l’enceinte, qui peuvent être adaptées aux préférences des clients.

La caractéristique du lot est un important sujet de discussion. Notre simulation montre que l’automatisation du chargement, du déchargement et de la compaction ne seront pas un défi dans la mise en œuvre de la compaction isostatique dans le processus global. De plus, la vitesse de l’empilage/enroulage limite la vitesse du processus avant la compaction.

Centre de connaissances

Optimisation des batteries solides à base de sulfure traitées par pressage isostatique à chaud

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