近日，全球高壓解決方案全球領(lǐng)導(dǎo)者Quintus Technologies宣布與芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)室（LESC）及加州大學(xué)圣地亞哥分校達(dá)成戰(zhàn)略合作，共同加速全固態(tài)電池（ASSB）技術(shù)的研發(fā)與商業(yè)化進(jìn)程。此次合作將依托Quintus顛覆性的MIB 120溫等靜壓電池壓機(jī)技術(shù)，突破現(xiàn)有固態(tài)電池的致密化與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性瓶頸，為下一代能源存儲(chǔ)系統(tǒng)提供關(guān)鍵技術(shù)支撐。
芝加哥大學(xué)普利茲克分子工程學(xué)院教授、加州大學(xué)圣地亞哥分校納米工程系客座教授、阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室阿貢能源存儲(chǔ)科學(xué)合作中心（ACCESS）首席科學(xué)家孟穎博士表示："為實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)而不斷擴(kuò)大的電池應(yīng)用規(guī)模，讓人們對(duì)電池安全性與性能的擔(dān)憂與日俱增。雖然目前在預(yù)防電池起火方面，工程技術(shù)已取得顯著進(jìn)展，但下一代全固態(tài)電池通過(guò)去除封閉系統(tǒng)中的易燃液體，能夠進(jìn)一步降低起火隱患。"
此次開(kāi)創(chuàng)性舉措的核心是Quintus的MIB 120溫等靜壓電池壓機(jī)，這是一款專(zhuān)門(mén)為電池創(chuàng)新而設(shè)計(jì)的設(shè)備。它能夠?qū)⒏邷嘏c等靜壓相結(jié)合，這一特性使其在解決限制當(dāng)前全固態(tài)電池技術(shù)發(fā)展的致密化與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性難題方面獨(dú)具優(yōu)勢(shì)。該技術(shù)突破為多層電芯設(shè)計(jì)帶來(lái)了新的可能，也加快了全固態(tài)電池從實(shí)驗(yàn)室研發(fā)走向規(guī)模化量產(chǎn)的進(jìn)程。
孟教授解釋說(shuō)，在電池中使用固態(tài)陶瓷替代液態(tài)電解液，不僅有望提高電池的安全性，還能增加能量密度和充電性能。然而，對(duì)于新型電解質(zhì)材料層的研究顯示，諸如壓延或熱壓等常見(jiàn)的單軸壓制方法，會(huì)導(dǎo)致電極密度不夠，進(jìn)而降低電化學(xué)性能。她表示："因此，溫等靜壓技術(shù)被視作實(shí)現(xiàn)顆粒間充分接觸的關(guān)鍵工藝。"
與其它壓制技術(shù)相比，等靜壓技術(shù)在解決固態(tài)電池開(kāi)發(fā)難題方面最為有效。研究表明，等靜壓是唯一能夠有效將固態(tài)電池內(nèi)部復(fù)合涂層孔隙率降低到足以實(shí)現(xiàn)最佳電化學(xué)性能的方法。它可以均勻地壓制小型和大型多層電芯，在保持組件內(nèi)部層狀結(jié)構(gòu)完整的同時(shí)，避免產(chǎn)生局部缺陷或材料不均勻的情況。
MIB 120電池壓機(jī)專(zhuān)為滿足科研需求而設(shè)計(jì)，具有節(jié)省空間、操作簡(jiǎn)便、對(duì)額外基礎(chǔ)設(shè)施要求少的特點(diǎn)。它能達(dá)到600兆帕（87,022磅/平方英寸）的壓力和140攝氏度（284華氏度）的溫度，這些參數(shù)與Quintus的工業(yè)級(jí)壓機(jī)完全兼容且可擴(kuò)展。該壓機(jī)的的高溫均勻性極佳，能夠確保電芯制造的高重復(fù)性，一旦相關(guān)概念得到驗(yàn)證，其工藝條件可直接應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)。
孟教授對(duì)Quintus美國(guó)電池應(yīng)用中心表現(xiàn)出濃厚興趣。該中心位于俄亥俄州哥倫布市，配備了先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)設(shè)施。研究人員可以在這里與公司的現(xiàn)場(chǎng)專(zhuān)家合作，開(kāi)展并優(yōu)化初步試驗(yàn)。
孟教授評(píng)價(jià)道："此外，該設(shè)備嚴(yán)格是按照最新的ASME壓力容器規(guī)范制造，用于高壓操作時(shí)能確保操作人員的安全，這一點(diǎn)在我的研究團(tuán)隊(duì)中至關(guān)重要。通過(guò)這種設(shè)備供應(yīng)商與學(xué)術(shù)研究的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，我們將在全固態(tài)電池領(lǐng)域去的更大的突破，加速推進(jìn)其商業(yè)化進(jìn)程。"
Quintus首席執(zhí)行官Johan Hjärne表示："孟教授是全球全固態(tài)電池（ASSB）領(lǐng)域的頂尖科學(xué)家之一，我們很高興能與她展開(kāi)合作。這一合作將為Quintus超級(jí)工廠的設(shè)備發(fā)展開(kāi)辟新道路，顯著提高生產(chǎn)效率和多層電芯處理能力。Quintus電池壓機(jī)為解決其他生產(chǎn)技術(shù)存在的諸多問(wèn)題，提供了一條可持續(xù)、可靠且安全的途徑。我們誠(chéng)邀電池行業(yè)的同仁與孟教授團(tuán)隊(duì)及Quintus的電池工藝專(zhuān)家深入交流，以獲取更多信息"
LESC 決定采購(gòu) MIB 120 電池壓機(jī)，旨在進(jìn)一步加快研發(fā)速度。孟教授說(shuō)："在LG新能源前沿研究實(shí)驗(yàn)室的支持下，我們購(gòu)置了Quintus電池壓機(jī)。這對(duì)于學(xué)術(shù)研究人員在可控變量的情況下進(jìn)行多層全固態(tài)電池堆疊至關(guān)重要。借助這項(xiàng)電池組裝技術(shù)的進(jìn)步，我們將致力于開(kāi)展對(duì)全固態(tài)電池更具關(guān)鍵意義、相關(guān)性和影響力的基礎(chǔ)研究。我們衷心感謝Quintus團(tuán)隊(duì)在這項(xiàng)開(kāi)放式創(chuàng)新工作中的合作。"該電池壓機(jī)將于2025年7月在芝加哥的LESC實(shí)驗(yàn)室完成安裝。
關(guān)于Quintus Technologies
Quintus Technologies是全球高壓技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者。公司主要在三個(gè)領(lǐng)域設(shè)計(jì)、制造、安裝和支持高壓系統(tǒng)：先進(jìn)材料致密化、鈑金成型，以及用于提升食品飲料創(chuàng)新性、安全性和保質(zhì)期的高壓處理技術(shù)。目前，Quintus已為能源、醫(yī)療植入物、航天航空、汽車(chē)制造及食品加工等領(lǐng)域客戶交付了約1900套系統(tǒng)設(shè)備。公司總部位于瑞典韋斯特羅斯，業(yè)務(wù)遍及全球45個(gè)國(guó)家。
關(guān)于能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)室（LESC）
能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)室（LESC）由加州大學(xué)圣地亞哥分校納米工程系與芝加哥大學(xué)聯(lián)合設(shè)立，致力于為先進(jìn)能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)新型功能納米材料及納米結(jié)構(gòu)。將原材料轉(zhuǎn)化為可用能源并實(shí)現(xiàn)高效存儲(chǔ)，是日常生活中的常見(jiàn)需求。開(kāi)發(fā)新型材料以突破現(xiàn)有技術(shù)瓶頸，已成為21世紀(jì)的關(guān)鍵科技挑戰(zhàn)。相關(guān)技術(shù)進(jìn)步將有助于制造體積更小、性能更強(qiáng)的電池，并提高可持續(xù)能源的利用效率。LESC實(shí)驗(yàn)室的研究重點(diǎn)是將創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)技術(shù)與第一性原理計(jì)算方法直接結(jié)合，實(shí)現(xiàn)材料的理性表征與設(shè)計(jì)。
