中國(guó)粉體網(wǎng)訊 等靜壓成型技術(shù)是將待壓試樣粉體置于高壓容器中，利用液體介質(zhì)不可壓縮的性質(zhì)和均勻傳遞壓力的性質(zhì)從各個(gè)方向?qū)υ嚇舆M(jìn)行均勻加壓，當(dāng)液體介質(zhì)通過(guò)壓力泵注入壓力容器時(shí)，根據(jù)流體力學(xué)原理，其壓強(qiáng)大小不變且均勻地傳遞到各個(gè)方向。此時(shí)高壓容器中的粉體在各個(gè)方向上受到的壓力是均勻的和大小一致的。通過(guò)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(shù)還分為冷等靜壓CIP和熱等靜壓HIP。冷等靜壓是在常溫下對(duì)粉料進(jìn)行壓制成型的等靜壓法。熱等靜壓是指在高溫高壓下對(duì)粉料進(jìn)行等壓成型加燒結(jié)的一種特殊燒結(jié)方法。
由于冷等靜壓技術(shù)能夠改善產(chǎn)品性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加經(jīng)濟(jì)效益，與其它成型工藝相比，有許多引人注目的優(yōu)點(diǎn)，因此，應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，技術(shù)越來(lái)越成熟。迄今為止采用等靜壓技術(shù)的產(chǎn)品種類已達(dá)數(shù)百個(gè)品種，近幾十年來(lái)，已廣泛應(yīng)用于粉末冶金、石墨、陶瓷、塑料、耐火材料、硬質(zhì)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(jìn)行機(jī)械加工和燒結(jié)。由于在冷態(tài)等靜壓成型時(shí)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(qiáng)度，可在燒結(jié)之前對(duì)其進(jìn)行較為精細(xì)的機(jī)械加工；此外也具有燒成收縮小、近凈尺寸的特點(diǎn)。因此，顯著地減少了燒結(jié)后制品的加工量，從而降低了制品的成本。
當(dāng)前我國(guó)社會(huì)發(fā)展，科技進(jìn)步已進(jìn)入穩(wěn)定增長(zhǎng)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(duì)于等靜壓技術(shù)而言，由于其先進(jìn)的技術(shù)特點(diǎn)，壓制成型制品的優(yōu)異性能，更是一直以來(lái)國(guó)內(nèi)外研發(fā)的熱點(diǎn)，無(wú)論是冷等靜壓，還是熱等靜壓技術(shù)與裝備均是如此。同樣，等靜壓設(shè)備與技術(shù)的發(fā)展，也促進(jìn)了等靜壓技術(shù)在各行業(yè)、各領(lǐng)域中新的應(yīng)用。在極具發(fā)展前景的固態(tài)鋰電池領(lǐng)域，固態(tài)電解質(zhì)的生產(chǎn)中就用到等靜壓技術(shù)與裝備。
固態(tài)電解質(zhì)生產(chǎn)中等靜壓技術(shù)的應(yīng)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(zhì)量的90%。然后將混合均勻的石榴石基超薄柔性復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)漿料轉(zhuǎn)移到模具中，滾壓至約20μm后，再在60℃下固化1.5個(gè)小時(shí)，接下來(lái)對(duì)其進(jìn)行冷等靜壓(200MPa，10min)，最后再在60℃下固化2個(gè)小時(shí)即可得到石榴石基超薄柔性復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)膜。
石榴石基超薄無(wú)機(jī)復(fù)合固體電解質(zhì)的制備過(guò)程
另有研究人員采用冷等靜壓-高溫固相法制備Li6.3Al0.15La3Zr1.75Ta0.25O12固態(tài)電解質(zhì)。如下圖所示，具體步驟如下：(1)先將一定質(zhì)量的La2O3粉末在900℃下煅燒12h，去除多余的水分。再稱量一定質(zhì)量的LiOH·H2O，ZrO2，Ta2O5，La2O3和Al2O3，同時(shí)添加15%過(guò)量的LiOH·H2O，用來(lái)補(bǔ)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(jié)6h得到Al-LLZTO前驅(qū)體。
為了進(jìn)一步細(xì)化Al-LLZTO前驅(qū)體，分別取Al-LLZTO前驅(qū)體20g于兩個(gè)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(xì)化后Al-LLZTO前驅(qū)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(jìn)行冷等靜壓60min。在燒結(jié)過(guò)程前，將一次球磨的Al-LLZTO前驅(qū)體粉末作為母粉覆蓋在生坯上，以補(bǔ)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(jié)6h得到化學(xué)通式為Al-LLZTO結(jié)構(gòu)的Garnet型固態(tài)電解質(zhì)。
資料來(lái)源：
朱志斌等：等靜壓技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展
郭青雅：Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12復(fù)合固態(tài)電解質(zhì)及其全固態(tài)電池的研究
黃�。菏袷蛷�(fù)合固態(tài)電解質(zhì)的制備與性能研究
（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/平安）
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