中國粉體網(wǎng)訊  等靜壓成型技術是將待壓試樣粉體置于高壓容器中，利用液體介質不可壓縮的性質和均勻傳遞壓力的性質從各個方向對試樣進行均勻加壓，當液體介質通過壓力泵注入壓力容器時，根據(jù)流體力學原理，其壓強大小不變且均勻地傳遞到各個方向。此時高壓容器中的粉體在各個方向上受到的壓力是均勻的和大小一致的。通過上述方法使瘠性粉料成型為致密坯體的方法稱作等靜壓法。

廣義的等靜壓技術還分為冷等靜壓CIP和熱等靜壓HIP。冷等靜壓是在常溫下對粉料進行壓制成型的等靜壓法。熱等靜壓是指在高溫高壓下對粉料進行等壓成型加燒結的一種特殊燒結方法。

由于冷等靜壓技術能夠改善產(chǎn)品性能，提高產(chǎn)品質量，增加經(jīng)濟效益，與其它成型工藝相比，有許多引人注目的優(yōu)點，因此，應用領域不斷擴大，技術越來越成熟。迄今為止采用等靜壓技術的產(chǎn)品種類已達數(shù)百個品種，近幾十年來，已廣泛應用于粉末冶金、石墨、陶瓷、塑料、耐火材料、硬質合金等工業(yè)部門。

制造具有較高性能陶瓷的最有前途的方法就是利用冷態(tài)等靜壓成型工藝，其工序是先將粉料成型為粗坯，然后進行機械加工和燒結。由于在冷態(tài)等靜壓成型時采用由彈性材料制造的成型模具，加上各向同性的極高的等靜壓力，被加壓成型的坯體具有足夠的強度，可在燒結之前對其進行較為精細的機械加工；此外也具有燒成收縮小、近凈尺寸的特點。因此，顯著地減少了燒結后制品的加工量，從而降低了制品的成本。

當前我國社會發(fā)展，科技進步已進入穩(wěn)定增長的軌道，新材料、新工藝、新裝備的研發(fā)也步入發(fā)展的快車道，對于等靜壓技術而言，由于其先進的技術特點，壓制成型制品的優(yōu)異性能，更是一直以來國內(nèi)外研發(fā)的熱點，無論是冷等靜壓，還是熱等靜壓技術與裝備均是如此。同樣，等靜壓設備與技術的發(fā)展，也促進了等靜壓技術在各行業(yè)、各領域中新的應用。在極具發(fā)展前景的固態(tài)鋰電池領域，固態(tài)電解質的生產(chǎn)中就用到等靜壓技術與裝備。

固態(tài)電解質生產(chǎn)中等靜壓技術的應用

研究人員將PEGDE、NHD、DETA、LITFSI、LLZTO按m(PEGDE):m(NHD)=1:1、m(PEGDE):m(DETA)=12.12:1、EO:Li=18:1與LLZTO混合，其中LLZTO占總質量的90%。然后將混合均勻的石榴石基超薄柔性復合固態(tài)電解質漿料轉移到模具中，滾壓至約20μm后，再在60℃下固化1.5個小時，接下來對其進行冷等靜壓(200MPa，10min)，最后再在60℃下固化2個小時即可得到石榴石基超薄柔性復合固態(tài)電解質膜。

石榴石基超薄無機復合固體電解質的制備過程

另有研究人員采用冷等靜壓-高溫固相法制備Li_6.3Al_0.15La₃Zr_1.75Ta_0.25O₁₂固態(tài)電解質。如下圖所示，具體步驟如下：(1)先將一定質量的La₂O₃粉末在900℃下煅燒12h，去除多余的水分。再稱量一定質量的LiOH·H₂O，ZrO₂，Ta₂O₅，La₂O₃和Al₂O₃，同時添加15%過量的LiOH·H₂O，用來補充高溫條件下造成的鋰揮發(fā)，從而避免La₂Zr₂O₇雜相生成，之后將原料裝入氧化鋯的球磨罐中，并加入適量異丙醇以350r/min球磨12 h。將球磨后的漿料在80℃下干燥12h。將干燥后的原料裝入150ml的剛玉坩堝中放入馬弗爐中，以1000℃的溫度燒結6h得到Al-LLZTO前驅體。

為了進一步細化Al-LLZTO前驅體，分別取Al-LLZTO前驅體20g于兩個球磨罐中，加入適量的異丙醇溶劑，350r/min球磨24 h，得到的漿料在80℃下干燥12h。將細化后Al-LLZTO前驅體粉末在5kPa的壓力下制成直徑16mm，厚2mm的生坯，并且真空封裝，之后進行冷等靜壓60min。在燒結過程前，將一次球磨的Al-LLZTO前驅體粉末作為母粉覆蓋在生坯上，以補充高溫下鋰揮發(fā)造成的鋰原料損失，之后將生坯放入剛玉坩堝中在1100/1150/1200/1250℃燒結6h得到化學通式為Al-LLZTO結構的Garnet型固態(tài)電解質。

資料來源：

朱志斌等：等靜壓技術的應用與發(fā)展

郭青雅：Li_6.4La₃Zr_1.4Ta_0.6O₁₂復合固態(tài)電解質及其全固態(tài)電池的研究

黃健：石榴石型復合固態(tài)電解質的制備與性能研究

（中國粉體網(wǎng)編輯整理/平安）

注：圖片非商業(yè)用途，存在侵權告知刪除！