固态电池及其生产设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种固态电池，包括正极、负极和固态电解质，所述固态电解质内含有用于防止所述正极与负极之间接触短路的颗粒。本实用新型专利技术还公开了一种固态电池生产工艺和生产设备。本实用新型专利技术的固态电池，通过在正极和负极之间设置颗粒，可在物理层面上将正极和负极隔开，也即可保证正极和负极之间始终不会出现接触短路，因而在制作固态电解质的时候，可方便控制固态电解质的厚度，即可将固态电解质做得更薄而不用担心正极和负极短路的问题。

Solid state battery and its production equipment

【技术实现步骤摘要】
固态电池及其生产设备
本技术属于储能设备
，具体的为一种固态电池及其生产设备。
技术介绍
固态电池是一种电池科技。与现今普遍使用的锂离子电池和锂离子聚合物电池不同的是，固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。传统的液态锂电池又被科学家们形象地称为“摇椅式电池”，摇椅的两端为电池的正负两极，中间为电解质(液态)。而锂离子就像优秀的运动员，在摇椅的两端来回奔跑，在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中，电池的充放电过程便完成了。固态电池的原理与之相同，只不过其电解质为固态，具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端，传导更大的电流，进而提升电池容量。因此，同样的电量，固态电池体积将变得更小。不仅如此，固态电池中由于没有电解液，封存将会变得更加容易，在汽车等大型设备上使用时，也不需要再额外增加冷却管、电子控件等，不仅节约了成本，还能有效减轻重量。
技术实现思路
有鉴于此，本技术的目的在于提供一种固态电池及其生产设备，采用颗粒间隔，可有效控制固态电解质的厚度，使其厚度可以更薄而不用担心正极和负极短路的问题。为达到上述目的，本技术提供如下技术方案：本技术首先提出了一种固态电池，包括正极、负极和固态电解质，所述固态电解质内含有用于防止所述正极与负极之间接触短路的颗粒。进一步，所述颗粒的粒径小于等于所述固态电解质的厚度。进一步，所述颗粒采用电子绝缘的材料制成。进一步，所述颗粒采用但不限于所述颗粒采用但不限于无机氧化物颗粒、碘离子、溴离子或砹离子。进一步，所述无机氧化物颗粒采用但不限于Li1.5Al0.5Ti1.5P3O12、Li1.5Al0.5Ge1.5P3O12、Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12、Li6.5La3Zr1.5Nb0.5O12、Li6.28Al0.24La3Zr2O12、Li6.40Ga0.20La3Zr2O12、Li0.45La0.55TiO3或LixPOyNz制成。进一步，所述正极采用但不限于磷酸铁锂、三元材料、含硫导电材料、含有金属或有机材料的多孔碳层空气电池电极、层状金属氧化物材料或含氧有机聚合物材料制成；所述负极采用但不限于金属锂、金属钠、金属铝、金属镁、金属钾、石墨烯、硬碳、氧化硅或硅单质制成；所述固态电解质采用凝胶、氧化物、硫化物和有机聚合物中的一种或至少两种的混合物制成。本技术还提出了一种如上所述固态电池的生产设备，包括复合机构、用于放卷正极带材的第一放卷机构和用于放卷负极带材的第二放卷机构；所述复合机构包括用于将正极带材、负极带材和固态电解质复合为一体的复合辊组，所述复合辊组包括对应设置的两根复合辊；所述第一放卷机构与所述复合辊组之间设有用于导向所述正极带材至其中一根所述复合辊的第一导辊组，所述第二放卷机构与所述复合辊组之间设有用于导向所述负极带材至另一根所述复合辊的第二导辊组；且所述第一放卷机构与所述复合辊组之间和/或所述第二放卷机构与所述复合辊组之间设有用于在对应的所述正极带材和/或负极带材上均匀喷撒所述颗粒的喷料装置；两根所述复合辊的进料侧设有用于加入成胶体状的所述固态电解质的加料装置。进一步，两根所述复合辊之间设有用于调节辊间距的间距调节机构。进一步，所述复合辊内设有负压腔，所述复合辊的表面阵列设有与所述负压腔相连通的负压吸引孔。进一步，所述第一放卷机构与所述复合辊组之间和/或所述第二放卷机构与所述复合辊组之间设有用于在正极带材和/或负极带材的表面涂上一层成胶状的固态电解质的涂料装置；或，还包括用于混合所述颗粒与成胶状的固态电解质并使所述颗粒上包覆一层具有粘性的固态电解质的混料装置。进一步，两根所述复合辊的轴线相互平行并位于同一个水平面上，所述加料装置设置在两根所述复合辊的上方；所述第一导辊组导向所述正极带材从两根所述复合辊的上方进入到两根所述复合辊之间，所述第二导辊组导向所述负极带材从两根所述复合辊的上方进入到两根所述复合辊之间。进一步，所述加料装置包括引料板和用于注入成胶状的固态电解质加料机构，且：当所述第一放卷机构与所述复合辊组之间设置所述喷料装置，所述第二放卷机构与所述复合辊组之间未设置所述喷料装置时，所述加料机构设置在所述引料板面向所述负极带材的一侧；当所述第一放卷机构与所述复合辊组之间未设置所述喷料装置，所述第二放卷机构与所述复合辊组之间设置所述喷料装置时，所述加料机构设置在所述引料板面向所述正极带材的一侧；当所述第一放卷机构与所述复合辊组之间以及所述第二放卷机构与所述复合辊组之间均设置所述喷料装置时，所述引料板设有两块，两块所述引料板分别与所述正极带材和负极带材对应设置，所述加料机构设置在两块所述引料板之间。进一步，所述加料装置还包括用于驱动成胶体状的固态电解质朝向所述复合辊组的进料侧进料的进料辊。进一步，所述复合辊组的进料侧设为使所述固态电解质保持胶体状的复合温控区、出料侧设为使所述固态电解质逐渐冷却定型的定型温控区。进一步，所述定型温控区包括至少一个定型温控分区，且任意两个所述定型温控分区之间，位于上游一侧的所述定型温控分区内的温度大于等于位于下游一侧的所述定型温控分区内的温度。进一步，每一个所述定型温控分区内均设有至少一组用于控制所述固态电池成型质量的定型控制辊组。本技术的有益效果在于：本技术的固态电池，通过在正极和负极之间设置颗粒，可在物理层面上将正极和负极隔开，也即可保证正极和负极之间始终不会出现接触短路，因而在制作固态电解质的时候，可方便控制固态电解质的厚度，即可将固态电解质做得更薄而不用担心正极和负极短路的问题。附图说明为了使本技术的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本技术提供如下附图进行说明：图1为本技术固态电池的结构示意图；图2为本技术固态电池的生产设备的第一种结构示意图；图3为本技术固态电池的生产设备的第二种结构示意图；图4为本技术固态电池的生产设备的第三种结构示意图。附图标记说明：1-正极；2-负极；3-固态电解质；4-颗粒；5-正极带材；6-负极带材；10-复合机构；20-第一放卷机构；21-第一导辊组；30-第二放卷机构；31-第二导辊组；40-喷料装置；41-厚度控制装置；51-引料板；52-加料机构；53-进料辊；61-刷辊；62-喷射装置；63-漫反射面；64-喷料装置；65-涂布辊；71-定型温控分区；72-定型控制辊组；80-收卷机构。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本技术的限定。实施例1如图1所示，为本技术固态电池的结构示意图。本实施例的固态电池，包括正极1、负极2和固态电解质3，固态本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态电池，包括正极、负极和固态电解质，其特征在于：所述固态电解质内含有用于防止所述正极与负极之间接触短路的颗粒。/n

【技术特征摘要】
1.一种固态电池，包括正极、负极和固态电解质，其特征在于：所述固态电解质内含有用于防止所述正极与负极之间接触短路的颗粒。


2.根据权利要求1所述的固态电池，其特征在于：所述颗粒的粒径小于等于所述固态电解质的厚度。


3.根据权利要求1或2所述的固态电池，其特征在于：所述颗粒采用电子绝缘的材料制成。


4.根据权利要求3所述的固态电池，其特征在于：所述颗粒采用但不限于无机氧化物颗粒、碘离子、溴离子或砹离子。


5.根据权利要求4所述的固态电池，其特征在于：所述无机氧化物颗粒采用但不限于Li1.5Al0.5Ti1.5P3O12、Li1.5Al0.5Ge1.5P3O12、Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12、Li6.5La3Zr1.5Nb0.5O12、Li6.28Al0.24La3Zr2O12、Li6.40Ga0.20La3Zr2O12、Li0.45La0.55TiO3或LixPOyNz制成。


6.根据权利要求1或2所述的固态电池，其特征在于：
所述正极采用但不限于磷酸铁锂、三元材料、含硫导电材料、含有金属或有机材料的多孔碳层空气电池电极、层状金属氧化物材料或含氧有机聚合物材料制成；
所述负极采用但不限于金属锂、金属钠、金属铝、金属镁、金属钾、石墨烯、硬碳、氧化硅或硅单质制成；
所述固态电解质采用凝胶、氧化物、硫化物和有机聚合物中的一种制成。


7.一种如权利要求1-6任一项所述固态电池的生产设备，其特征在于：包括复合机构、用于放卷正极带材的第一放卷机构和用于放卷负极带材的第二放卷机构；
所述复合机构包括用于将正极带材、负极带材和固态电解质复合为一体的复合辊组，所述复合辊组包括对应设置的两根复合辊；
所述第一放卷机构与所述复合辊组之间设有用于导向所述正极带材至其中一根所述复合辊的第一导辊组，所述第二放卷机构与所述复合辊组之间设有用于导向所述负极带材至另一根所述复合辊的第二导辊组；且所述第一放卷机构与所述复合辊组之间和/或所述第二放卷机构与所述复合辊组之间设有用于在对应的所述正极带材和/或负极带材上均匀喷撒所述颗粒的喷料装置；
两根所述复合辊的进料侧设有用于加入成胶体状的所述固态电解质的加料装置。


8.根据权利要求7所述的固态电池生产设备，其特征在于：两根所述复合辊之间设有用于调节辊间距的间距调节机构。


9.根据权利要求7所述的固态电池生产设备，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长明，辛民昌，陈久存，吴超，辛程勋，
申请(专利权)人：青岛九环新越新能源科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37