當(dāng)下，全球碳中和進(jìn)程加速，儲(chǔ)能需求激增，但傳統(tǒng)鋰離子電池的“易燃體質(zhì)”和能量密度瓶頸，始終是懸在行業(yè)頭頂?shù)倪_(dá)摩克利斯之劍。全固態(tài)電池（ASSB）憑借固態(tài)電解質(zhì)徹底消除起火風(fēng)險(xiǎn)，并將能量密度提升至現(xiàn)有技術(shù)的2-3倍，被視為能源存儲(chǔ)的“終極答案”。
然而，這一技術(shù)長(zhǎng)期受困于兩大難題：固態(tài)材料致密化不足導(dǎo)致鋰離子傳輸效率低下，多層電芯結(jié)構(gòu)松散難以規(guī)模化生產(chǎn)。
近日，Quintus宣布與芝加哥大學(xué)能源存儲(chǔ)與轉(zhuǎn)化實(shí)驗(yàn)室（LESC）、加州大學(xué)圣地亞哥分校達(dá)成戰(zhàn)略合作，以 MIB 120溫等靜壓電池壓機(jī)為突破口，試圖改寫(xiě)全固態(tài)電池商業(yè)化進(jìn)程。
為何傳統(tǒng)壓制工藝“力不從心”
全固態(tài)電池的核心是用固態(tài)陶瓷電解質(zhì)替代液態(tài)電解液，但固態(tài)材料間的接觸天然存在“縫隙”。芝加哥大學(xué)孟穎教授（阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室首席科學(xué)家）指出：“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?！?/span>
傳統(tǒng)單軸壓制技術(shù)（如壓延或熱壓）只能單向施壓，導(dǎo)致材料受力不均。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。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。"
破局利器：MIB 120溫等靜壓設(shè)備
Quintus MIB 120
此次合作的核心是Quintus專(zhuān)為電池研發(fā)設(shè)計(jì)的MIB 120溫等靜壓電池壓機(jī)。該設(shè)備通過(guò)高溫+高壓協(xié)同作用，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)?；慨a(chǎn)的進(jìn)程：
1. 高溫高壓雙重加持，實(shí)現(xiàn)“分子級(jí)焊接”
? 壓力參數(shù)：最高壓力600兆帕（約8.7萬(wàn)psi），足以將陶瓷顆粒緊密壓實(shí)。
? 溫度參數(shù)：加熱至140℃，軟化固態(tài)電解質(zhì)材料，使其在高壓下更易流動(dòng)填充間隙。
2.實(shí)驗(yàn)室與量產(chǎn)無(wú)縫銜接
MIB 120的工藝參數(shù)與Quintus工業(yè)級(jí)壓機(jī)完全兼容。實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證的壓制條件（如壓力、溫度曲線）可直接用于量產(chǎn)設(shè)備，避免傳統(tǒng)研發(fā)中“實(shí)驗(yàn)室成功，工廠翻車(chē)”的尷尬。
3. 安全與便捷：學(xué)術(shù)研究的“理想工具”
? 安全性：嚴(yán)格遵循ASME壓力容器規(guī)范，配備多重安全鎖，確保高壓實(shí)驗(yàn)零事故。
? 體積優(yōu)化：占地面積極小，無(wú)需復(fù)雜配套設(shè)備，適合實(shí)驗(yàn)室有限空間。
? 操作友好：觸屏界面一鍵啟動(dòng)，支持自定義壓力 - 溫度曲線，滿足不同材料的實(shí)驗(yàn)需求。
目前，孟穎教授團(tuán)隊(duì)已采購(gòu)MIB 120設(shè)備，計(jì)劃于2025年7月在芝加哥實(shí)驗(yàn)室投入使用。她評(píng)價(jià)："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。"
產(chǎn)學(xué)研深度融合：三大優(yōu)勢(shì)助力
全固態(tài)電池的研發(fā)涉及材料科學(xué)、電化學(xué)、機(jī)械工程等多學(xué)科交叉，單靠企業(yè)或高校難以突破。此次Quintus與頂尖實(shí)驗(yàn)室的合作，展現(xiàn)了產(chǎn)學(xué)研深度融合的三大優(yōu)勢(shì)：
? 資源共享：工業(yè)級(jí)平臺(tái)賦能科研
Quintus美國(guó)電池應(yīng)用中心（位于俄亥俄州哥倫布市）向?qū)W術(shù)團(tuán)隊(duì)開(kāi)放了全套實(shí)驗(yàn)設(shè)施。研究人員可在此與Quintus工程師聯(lián)合優(yōu)化工藝參數(shù)，甚至直接測(cè)試新型電解質(zhì)材料。孟穎教授表示：“以往我們需要自行搭建設(shè)備，耗時(shí)費(fèi)力?，F(xiàn)在直接利用工業(yè)級(jí)平臺(tái)，效率提升至少3倍。”
? 數(shù)據(jù)互通：打破實(shí)驗(yàn)室與工廠的“信息孤島”
MIB 120設(shè)備內(nèi)置傳感器，可實(shí)時(shí)記錄壓力、溫度、材料形變等數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)不僅用于學(xué)術(shù)論文，還會(huì)反饋至Quintus的工程團(tuán)隊(duì)，指導(dǎo)下一代設(shè)備改進(jìn)。Quintus CEO Johan Hj?rne透露：“孟教授團(tuán)隊(duì)對(duì)孔隙率的量化分析，幫助我們優(yōu)化了壓力施加算法，這是純商業(yè)研發(fā)難以獲得的洞察?！?/span>
? 風(fēng)險(xiǎn)共擔(dān)：讓學(xué)術(shù)研究“敢想敢做”
全固態(tài)電池的材料體系復(fù)雜，從硫化物、氧化物到聚合物電解質(zhì)，各有優(yōu)劣。Quintus為實(shí)驗(yàn)室提供免費(fèi)設(shè)備試用和技術(shù)支持，降低了學(xué)術(shù)團(tuán)隊(duì)試錯(cuò)成本。孟穎教授舉例：“我們?cè)鴩L試用氯化物固態(tài)電解質(zhì)，雖最終因穩(wěn)定性問(wèn)題放棄，但過(guò)程中積累的數(shù)據(jù)為其他團(tuán)隊(duì)提供了寶貴參考。
合作展望：從實(shí)驗(yàn)室到量產(chǎn)，加速商業(yè)化
目前，全球頭部企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)正爭(zhēng)相布局全固態(tài)電池。Quintus與LESC的合作，標(biāo)志著這一領(lǐng)域從“實(shí)驗(yàn)室創(chuàng)新”向“產(chǎn)業(yè)化落地”邁出關(guān)鍵一步。孟穎教授團(tuán)隊(duì)計(jì)劃依托MIB 120設(shè)備，開(kāi)展更具影響力的基礎(chǔ)研究，進(jìn)一步解決能量密度和快充性能等核心問(wèn)題。
Quintus首席執(zhí)行官Johan Hj?rne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。"
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)。
