迈克孚微射流®纳米化技术助力固态电池关键材料开发与产业化应用

固态电池关键材料开发难点

现阶段，电解质材料是固态电池关键瓶颈材料。电解质材料按类型区分，主要有有机（聚合物）、无机（氧化物、卤化物、硫化物）和复合电解质。研究早期以聚合物为主，后逐渐过渡到氧化物和硫化物，随着技术突破，卤化物也加入其中。四类固态电解质各有优势：聚合物固态电池柔韧性和加工性优良，制备工艺简单，便于批量生产；氧化物固态电池安全性能高、稳定性好，但机械性能稳定性差，制造大容量电池困难；卤化物固态电解质具高离子电导率和宽电化学窗口，但技术仍不成熟；硫化物固态电解质离子电导率最优异，且电化学极化低，使电池具高能量密度和功率密度，其优点为电导率高、工作性能优异，缺点是易氧化且界面稳定性较差。由于成本较低，硫化物固态电解质技术路线广受日韩企业热捧，性能较好且适配全固态电池，但研究难度大。

除材料本身电化学性能外，固态电池无机电解质材料的关键应用问题是：实现固态电解质晶粒界面间的良好结合，解决固态电解质与固体电极之间刚性界面接触导致的反应动力学迟缓和化学机械故障等。从固态电解质颗粒来讲，粒径越小，达到纳米级且不团聚、分布越均一、分散越均匀，越能改善界面接触等问题。

硅负极材料在脱嵌Li ⁺过程中体积膨胀是工业化应用的主要问题，负面影响体现在：

1）嵌锂深度增加时，锂离子与内部晶体硅反应生成硅锂合金（Li_xSi_y），嵌锂后硅负极体积约膨胀3 倍，导致硅电极结构破坏、活性材料粉化；

2）体积剧烈变化导致极片整体松动，失去与集流体的有效接触；

3）硅负极缺乏强力粘结剂，因硅- 粘结剂作用力弱，硅颗粒易脱离极片，造成容量衰减；

4）硅本身电子电导率低（10^-5～10^-3S・cm^-1）和锂离子嵌入速率慢（10^-14～10^-13cm²・s^-1），制约其在电池中的应用。

硅材料用于固态锂离子电池需首要解决体积膨胀问题，其次是导电性不佳问题。纳米技术研究发现，纳米结构材料能有效缓解体积膨胀。当纳米结构尺寸小于临界值时，在体积膨胀范围内不会破裂，如晶体硅纳米柱直径<240～360nm，纳米线直径< 300～400nm，硅颗粒直径< 150nm时。但高端纳米硅浆料或硅碳浆料易发生团聚、氧化，需高效纳米分散手段。

与硅相比，碳基材料电导率更高，利于加速电子移动和电解液扩散，且力学性能良好、循环充放电体积变化率低。因此，硅碳复合可提高电极材料电导率，有效缓解硅基材料体积膨胀问题。单壁碳纳米管具优异力学性能和导电性，在硅碳复合材料中至关重要，但其比表面积高、范德华力强，极易团聚成束或缠结，导致分散性差，直接影响应用性能，需高效纳米分散技术。

迈克孚微射流®纳米化技术解决的关键问题

微射流纳米化技术可高效分散与破碎氧化物固体电解质材料，使其分布更均一，增强机械性能；降低硫化物固体电解质材料粒径，改善界面接触，提升性能；提高复合固体电解质材料混合均匀性，优化相应性能。

微射流纳米化技术可高效纳米分散硅材料，使粒径分布均一。因处理在密闭管路中进行，能减少硅材料与氧气接触，避免氧化和杂质引入；同时，物料流对撞可破碎硬团聚，减小粒径，且不破坏其表面形貌和结构。

微射流纳米化技术利用可控流体作用力，可高效分散单壁碳纳米管，同时最大程度维持单壁管不被打断，保持较大长径比，以维持高导电性及对硅和硅碳负极的良好包覆性能。

微射流纳米化技术利用高效流体剪切力，可将固态电池正负极浆料内的活性材料、粘结剂及电解质材料充分混合均匀，改善界面结合作用，增加离子和电子导率。

迈克孚微射流®纳米化技术原理与优势 

迈克孚微射流®技术原理：利用成熟稳定的液压技术，通过柱塞泵将液体物料增压，凭借精准压力调节使物料压力达到20MPa至300MPa之间的设定值。增压后的物料流向金刚石制作的固定几何形状微通道，产生高速微射流，高速微射流物料在特定几何通道下产生物理剪切、对撞、空穴效应等物理作用力，从而对物料起到分散、均一化作用，实现粒径有效减小，达到微纳米级别分散效果。

迈克孚微射流®装备介绍

中试型-MF110EH系列

工作压力：200MPa/300MPa/400MPa

最大处理量：5-20L/H

驱动方式：电机液压驱动

处理器：金刚石交互容腔（可提供定制化解决方案）

操作方式：全自动智能化操作

工业级-MF700系列

工作压力：200MPa/300MPa/400MPa

最大处理量：5-500L/H

驱动方式：电机液压驱动

处理器：金刚石交互容腔（可提供定制化解决方案）

操作方式：全自动智能化操作

迈克孚

上海迈克孚生物科技有限公司是一家专注为纳米技术应用研发、创新与产业化实现，提供专业技术解决方案的专精特新的高科技企业。2020年成立伊始，迈克孚凭借高素质的研发团队，先进成熟的超高压技术，快速在纳米技术应用领域为各行业提供高质量的解决方案。迈克孚服务的客户主要分布:生物、医药、化妆品、中医药食品、纳米材料、新能源、半导体、精细化工等广泛应用领域。

2025年9月23-24日，上海迈克孚生物科技有限公司将在中国粉体网联合合源锂创、江苏省企业发展工程协会举办的第七届高比能固态电池关键材料技术大会上进行产品展示，欢迎业界同仁前来交流。

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