本发明专利技术提供一种电解质膜的制备系统和硫化物电解液膜的制备方法及其应用。所述制备系统包括连接的成膜模具系统和注料总成系统，所述注料总成系统包括依次连接的浆料缸、液压执行单元和动力及控制单元，所述浆料缸与成膜模具系统相连。本发明专利技术使用定制的电解质膜制备装置，通过调节混合浆料的固含量、注膜压力、注膜速度和温度，从而获得低孔隙率、高电导率的独立电解质膜，促进全固态电池组装从膜转移工艺发展为叠片工艺，对于提高电池制备效率，简化组装过程，提高电池性能均有利，有利于推动全固态电池商业化应用。固态电池商业化应用。固态电池商业化应用。
【技术实现步骤摘要】
一种电解质膜的制备系统和硫化物电解液膜的制备方法及其应用
[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，涉及一种电解质膜的制备系统，尤其涉及一种电解质膜的制备系统和硫化物电解液膜的制备方法及其应用。
技术介绍
[0002]固态电池采用不可燃的固态电解质替换了可燃性的有机液态电解质，大幅提升了电池系统的安全性，实现能量密度同步提升。在各类新型电池体系中，固态电池是距离产业化最近的下一代技术，这已成为产业与科学界的共识。
[0003]其中，硫化物电解质具有比较高的锂离子电导率，主要包括thio
‑
LISICON、Li
10
GeP2S
12
、Li6PS5Cl,Li
10
SnP2S
12
、Li2S
‑
P2S5、Li2S
‑
SiS2、Li2S
‑
B2S3等，室温离子电导率可以达到10
‑3～10
‑2S/cm，接近甚至超过有机电解液，同时具有热稳定高、安全性能好、电化学稳定窗口宽(达5V以上)的特点，在高功率以及高低温固态电池方面优势突出。
[0004]但当采用硫化物固体电解质制备全固态电芯体系时，由于硫化物电解质电解质属于陶瓷类材料，颗粒与颗粒之间粘合力差，形状不规则，不易制成低孔隙率的独立电解质膜，为了使得组装的电池获得更高的能量密度及倍率等电化学性能，制备的电解质膜需要拥有更高的电导率、更短的锂离子迁移路径以及单位面积上轻的质量，因此，粘结剂含量越来越少，膜制备的越来越薄，这就使得想制备一张既有高电导率、低孔隙率、单位面积质量轻，同时拥有较好机械强度的独立电解质膜难度加大，最终导致制备高性能硫化物固态电芯难度大大增加。
[0005]CN113782824A公开了一种硫化物电解质膜及其制备方法和应用，将具有锂离子导电性的聚合物、锂盐和溶剂进行混合后得到混合溶液，然后将混合溶液用喷雾的方式包覆在硫化物电解质颗粒表面，得到硫化物电解质膜前驱体，对硫化物电解质前驱体进行分散，得到分散溶液，然后将分散溶液涂覆在离型膜表面，得到硫化物电解质膜。但是粘结剂的添加量过少，电解质膜的机械强度不够。
[0006]CN208604221U公开了一种固体聚合物电解质水电解用膜电极的制备装置，通过螺纹杆和推板之间的相互配合，实现将固体聚合物电解质膜牢固贴合在催化杆侧边上的功能，通过支撑杆和固位板之间的配合，使得固体聚合物电解质膜与固体板块快速分离的功能，避免了在对固体聚合物电解质膜与固位板进行脱离过程中，将固体聚合物电解质膜在催化杆上揭落导致固体聚合物电解质膜与催化杆之间形成电极膜破坏的问题。但是对于电解质膜孔隙率的控制，该装置起不到有益作用。
[0007]因此需要一种既能保证硫化物电解质膜电导率，又有低孔隙率的独立硫化物电解质膜制备方法，来保证全固态电芯制造和性能。
技术实现思路
[0008]本专利技术的目的在于提供既能保证硫化物电解质膜电导率，又有低孔隙率的一种电
解质膜的制备系统和制备方法及其应用。
[0009]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0010]本专利技术的目的之一在于提供一种电解质膜的制备系统，所述制备系统包括连接的成膜模具系统和注料总成系统，所述注料总成系统包括依次连接的浆料缸、液压执行单元和动力及控制单元，所述浆料缸与成膜模具系统相连。
[0011]本专利技术中将浆料注入浆料缸中，在液压执行单元和动力控制单元处设置好推进压力，推进速度和进料量，在成膜模具系统中完成注膜，得到致密化的电解质膜。
[0012]作为本专利技术优选的技术方案，所述成膜模具系统包括公模和母模，所述公模和母模的接触间隙处形成成膜区。
[0013]优选地，所述成膜区的厚度为20～100μm，其中所述厚度可以是20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、55μm、60μm、65μm、70μm、75μm、80μm、85μm、90μm、95μm或100μm等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0014]优选地，所述成膜模具系统与所述注料总成系统连接处设置有位于母模上的注料孔，所述注料孔由注料管道通入所述成膜区。
[0015]优选地，与所述注料孔成对角线设置有位于母模上通向外界的排气孔，所述排气孔由排气管道通入所述成膜区。
[0016]作为本专利技术优选的技术方案，所述浆料缸与所述成膜模具系统连接处设置为锥形结构。
[0017]优选地，所述锥形结构的锥尖上设置有注料嘴。
[0018]优选地，所述注料嘴与所述注料孔契合相连。
[0019]优选地，所述浆料缸的缸壁上设置有加热装置。
[0020]优选地，所述加热装置的温度≤120℃，其中所述加热装置的温度可以是10℃、20℃、30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃或120℃等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0021]作为本专利技术优选的技术方案，所述液压执行单元包括依次连接的推进活塞、液压杆和液压缸。
[0022]优选地，所述推进活塞和浆料缸通过密封结构进行连接。
[0023]优选地，所述密封结构的材料包括耐温耐压橡胶。
[0024]优选地，所述液压杆的直径<推进活塞的直径的80％，其中所述直径可以是51％、55％、60％、65％、70％、75％或79％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0025]优选地，所述液压杆的直径>推进活塞的直径的50％，其中所述直径可以是51％、55％、60％、65％、70％、75％或79％等，但不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
[0026]优选地，所述推进活塞上设置有进料孔。
[0027]优选地，所述进料孔的位置位于所述推进活塞和液压杆连接的坡面上。
[0028]优选地，所述进料孔由进料管道贯穿所述推进活塞和密封结构通入所述浆料缸。
[0029]优选地，所述浆料缸中进料管道的端口处设置有单向门。
[0030]优选地，所述动力及控制单元与所述液压缸通过管路进行连接。
[0031]本专利技术的目的之二在于提供一种硫化物电解质膜的制备方法，所述硫化物电解质膜的制备方法使用如目的之一所述的电解质膜制备系统，所述制备方法包括以下步骤：
[0032](1)将溶剂和粘结剂进行第一混合，得到混合胶液；
[0033](2)将步骤(1)所述混合胶液与硫化物进行真空混合后，在高温下进行第二混合，得到固含量为75～95％的混合浆料；
[0034](3)将步骤(3)所述混合浆料通过进料孔注入浆料缸中，设置液压杆的推进速度为0.1～60mm/min，浆料缸的温度为40～100℃和注浆压力为100～1000Mpa，完成注料后进行保压处本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种电解质膜的制备系统，其特征在于，所述制备系统包括连接的成膜模具系统和注料总成系统，所述注料总成系统包括依次连接的浆料缸、液压执行单元和动力及控制单元，所述浆料缸与成膜模具系统相连。2.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述成膜模具系统包括公模和母模，所述公模和母模的接触间隙处形成成膜区；优选地，所述成膜区的厚度为20～100μm；优选地，所述成膜模具系统与所述注料总成系统连接处设置有位于母模上的注料孔，所述注料孔由注料管道通入所述成膜区；优选地，与所述注料孔成对角线设置有位于母模上通向外界的排气孔，所述排气孔由排气管道通入所述成膜区。3.根据权利要求2所述的制备系统，其特征在于，所述浆料缸与所述成膜模具系统连接处设置为锥形结构；优选地，所述锥形结构的锥尖上设置有注料嘴；优选地，所述注料嘴与所述注料孔契合相连；优选地，所述浆料缸的缸壁上设置有加热装置；优选地，所述加热装置的温度≤120℃。4.根据权利要求3所述的制备系统，其特征在于，所述液压执行单元包括依次连接的推进活塞、液压杆和液压缸；优选地，所述推进活塞和浆料缸通过密封结构进行连接；优选地，所述密封结构的材料包括耐温耐压橡胶；优选地，所述液压杆的直径<推进活塞的直径的80％；优选地，所述液压杆的直径>推进活塞的直径的50％；优选地，所述推进活塞上设置有进料孔；优选地，所述进料孔的位置位于所述推进活塞和液压杆连接的坡面上；优选地，所述进料孔由进料管道贯穿所述推进活塞和密封结构通入所述浆料缸；优选地，所述浆料缸中进料管道的端口处设置有单向门；优选地，所述动力及控制单元与所述液压缸通过管路进行连接。5.一种硫化物电解质膜的制备方法，其特征在于，所述硫化物电解质膜的制备方法使用如权利要求1
‑
4任一项所述的电解质膜制备系统，所述制备方法包括以下步骤：(1)将溶剂和粘结剂进行第一混合，得到混合胶液；(2)将步骤(1)所述混合胶液与硫化物进行真空混合后，在高温下进行第二混合，得到固含量为75～95％的混合浆料；(3)将步骤(3)所述混合浆料通过进料孔注入浆料缸中，设置液压杆的推进速度为0.1～60mm/min，浆料缸的温度为40～100℃和注浆压力为100～1000Mpa，完成注料后进行保压处理；(4)脱开成膜模具系统中的母模，将公模上的电解质转移至基材上，烘干处理得到所述电解质膜。6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述溶剂包括二氯甲烷、四氢呋喃、正己烷、正庚烷、甲苯、2，4
‑
二甲基
‑3‑
戊酮、一氯代苯、二甲苯、苯甲醚、环己酮、1，3，
5
‑
三甲苯、正癸烷或甲基甲酰胺中的任意一种或至少两种的组合；优选地，步骤(1)所述粘结剂包括PVDF5130、PVDF75130、PVDF21216、PVDF6020、PVDF
‑
【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。