2019年12月24日，由中国粉体网联合中国颗粒学会能源颗粒材料专委会主办的“2019高比能固态电池关键材料技术研讨会暨第三届能源颗粒材料制备及应用技术高峰论坛”在江苏昆山隆重开幕！本届高峰论坛邀请到众多能源颗粒材料领域内的专家、学者、企业界代表。
固态锂电池因其在安全性和能量密度上的优势，逐渐成为未来锂电池发展的主流方向。固态电解质及相关匹配的高性能正负极材料或将成为新能源产业发展的下一个风口。为了更加深入的了解固态电池研究进展和产业化进程，中国粉体网编辑就相关问题在《对话》栏目中对丹东百特仪器有限公司李雪冰博士邀约采访。
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中国粉体网编辑：现在坐在我身边的是丹东百特仪器有限公司的李雪冰博士，李博士您好！
李雪冰博士：您好！
中国粉体网编辑：你认为固态锂电池研发过程中，有哪些地方需要关注颗粒问题？
李雪冰博士：其实颗粒大小问题在电池行业尤其是锂电池领域是一个由来已久的问题。行业内对于控制颗粒，如钴酸锂、三元材料等正极材料及天然石墨、人工石墨、硅基石墨等负极材料的颗粒控制十分严格，随着行业发展要求也越来越高。但是固态锂电池与常规液态锂电池有较大的差别，常规液态锂电池因为采用电解液作为电解质，颗粒之间的界面/接触/混合工艺等相对而言更容易，而固态电池由于采用固态电解质，其正、负极材料工艺也会发生变化，例如两个固态颗粒的混合难度比较大，但是采用浆料的话，我们可以很容易的对其混合并进行成膜、涂布等处理。因此，从固态电解质的发展来看，相较于液态锂电池，固态电池如果想要在寻找高能量、高离子电导率电解质的同时实现产业化发展，仍面临一些挑战，尤其是解决加工工艺、固/固界面接触、混合加工等问题。
中国粉体网编辑：面对这些材料颗粒特性所带来的问题，如何检测？
李雪冰博士：我刚才提到，如果想要研发、生产固态电池，一方面需要解决材料如硫化物、氧化物和高聚物等电解质材料的成份与结构性能问题；另一方面，在材料的颗粒控制方面，固态电池的要求相较于液态电池更高，且固态电池的颗粒检测与液态电解质锂电池的颗粒检测存在较大差异。固态电池在颗粒控制方面的高要求，对检测技术与设备来说也带来挑战，相关颗粒的检测工作将不再局限于颗粒分布检测，还需要关注颗粒的大小与形态等指标；同时对于粉料的混合，检测要求也会越来越高，固态电池正、负极材料及电解质的混合工艺都与传统方式存在差异，在检测混合比例、混合均匀程度等方面也都可以采用颗粒检测的方式来考察。比如1μm正极材料与20μm电解质材料混合均匀程度检测，相较于传统的成分分析，采用颗粒检测技术可以更便捷的得到相关数据。
中国粉体网编辑：丹东百特公司有哪些设备可以帮助研发和质检人员测试固态电池的特性？
李雪冰博士：目前“百特”有两个方案可以为大家提供帮助。第一个是我们公司的Bettersize 3000系列 ，即图像结合衍射的技术，因为相较于液态电解质锂电池固态电池对颗粒间界面/接触要求会更高，在开发、生产材料的过程中，我们不仅需要关注颗粒大小，对颗粒的形态也十分重视。对于常规的液态电解质锂电池来说，我们可能只需要给出衍射结果就可以，但是在固态电池对颗粒的要求除颗粒大小以外还有颗粒形态，而我们的激光衍射结合图像技术可以很好的将两者结合起来，虽然一般的图像技术可以提供颗粒大小及分布的检测数据，但是我们知道取样具有代表性，存在一定的风险，而且激光衍射无法给出明确的形态信息。通过将两种技术进行结合，我们可以得到更全面的分析信息。
Bettersize3000plus激光图像粒度粒形分析仪
采用半导体泵浦532纳米波长的偏振激光器作为光源的智能化的激光粒度仪
第二个是我们公司推出的粉体综合特性测试方案。我们知道粉体的颗粒大小与表面活性会影响粉体的混合与流动，因此，我们需要知道颗粒流动特性、黏度、堆积角等特性，这些特性对粉体的加工和后处理工艺来说至关重要，如有些粉末在输送过程中由于比表面积过大存在“搭桥”现象，进一步影响粉体的混合均匀程度。为了更好的对粉体进行加工处理，我们需要对其特性进行更加细致地控制与研究。常规液态电解质电池一般测试颗粒的振实密度，进而判断材料的能量密度，但是在固态电池测试中，还需要对粉体材料进行量化，如平板角、流动性等影响加工与电池性能的因素，这一系列的测试工作都需要专业设备来完成。
BT-1001智能粉体特性测试仪
通过自动控制技术、CCD摄像技术、触摸屏技术实现粉体物性测试
中国粉体网编辑：这些设备相较于锂离子液态电解质电池的检测仪器来说，有哪些特点？
李雪冰博士：固态电池材料与工艺的特性决定了对检测设备的特殊要求。以我刚才列举的两款设备来说，相较于应用于锂离子液态电解质电池的检测设备，它们具有很多特点。与之前解决方案需要将样品做成悬液、浆料来测试材料的粘度与流变特性不同，粉体综合特性测试仪的所有测试过程中样品都处于粉体状态，粉体材料的“所见即所得”对固态电池产业化来说十分关键。另外，激光衍射结合图像的技术在衍射过程中需要结合图像技术，也与传统的衍射技术存在较大差异。
中国粉体网编辑：在升级设备的过程中，贵公司攻克了哪些难关？
李雪冰博士：很难用一句话来表达攻克了哪些难关。“丹东百特”在一步步开发系列产品过程中，已经有20余年的历程。我举个小例子，原来我们测试粉体流动性，如堆积角测试，我们可能只是用一个烧杯将物料自高处撒落，然后采用量角器等工具测量，但是现在大家对数据精度和可重复性的要求越来越高，以前的测量方式在安全性、精确性和数据完整性都存在问题，如今我们采用CCD技术对粉体沉降以后的数据进行测量并以电子版的形式输出数据，在数据精度、安全性和安全性等方面都比较完善。之前我提到过的Bettersize 3000系列，虽然类似产品市场上也有销售，但是对于颗粒的衍射来说，保证衍射与图像精准度的成本较高，而且粉体颗粒大小不均，从图像方面来说，大颗粒比小颗粒容易成像；对于衍射来说，由于衍射技术的特点，大颗粒在测试中存在一定风险，因此小颗粒、细颗粒相较于大颗粒具有一定的优势，所以我们通过调整不同的配置将两种技术有效地结合起来。
中国粉体网编辑：非常感谢李博士能够接受此次采访，本次采访到此结束。谢谢！
李雪冰博士：谢谢！
