【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固态电池制备，具体涉及一种固态电池正极片的制备系统及制备方法。
技术介绍
1、固态电池是相对液态电池而言，结构中不含液体，且所有材料都以固态形式存在的储能器件，具体来说，固态电池由正极材料、负极材料和电解质组成，近年来，由于固态电池的功率重量比较高，并且具有较高的安全性能，还具有低温性能优异、循环寿命长等优先，因此固态电池的研究日益受到重视。但是目前，固态电池技术仍处于研发阶段，其材料体系、制备工艺、电池电极结构等问题都亟待解决和定型，以便进行规模化的量产应用。
2、固态电池的重要组件：固态电池正极片，其通常的制备方法，是将正极活性材料和固态电解质混合后压合在集流体上制成正极片，即形成一种固态电解质-正极活性材料的均相结构，但这一方法需要消耗大量的固态电解质。于是人们提出非均相的梯度电极结构，即在电极厚度方向靠近集流体的一侧具有较高的活性材料浓度，而在远离集流体的一侧具有较高的固态电解质浓度，这样的结构设计可以降低电极阻抗，提高锂离子扩散速率而且减少电解质用量节省成本。
3、对于制备具体梯度结构的电极结构，目前常用方法为湿法制备，湿法制备梯度电极结构主要技术手段为多层喷涂、多层流延涂布或多步丝网印刷等方法，即在基材表面进行多次叠层涂覆，每一层的组分浓度不相同以到达梯度结构的设计。例如现有技术cn115064655a公开的一种全固态电池极片及其制备方法和应用，该制备方法包括：配制至少两种混合料，不同的混合料中的固态电解质的粒径d50不同，将不同的混合料依次喷涂到集流体的至少一侧表面并辊压，在所
4、另外现有技术cn105280884b公开的用于制造具有固体电解质浓度梯度的全固体电极的方法，该方法采用气溶胶沉积的方式制备电极，具体包括：阴极活性材料或阳极活性材料通过注射而被引入，而浓度水平通过调节一个或多个具有不同浓度的所述阴极活性材料或所述阳极活性材料的气溶胶罐中的流量来控制，且其中调节气溶胶罐中的流量的步骤包括：增加涂覆在所述固体电解质表面上的第一发生器的流量；保持所述第一发生器的流量；增加第二发生器的流量，同时减小所述第一发生器的流量，直到所述流量变为0；以及保持所述第二发生器的流量。但是这种制备方法的成膜速率极慢，约为数微米每分钟，不利于大规模制备。
技术实现思路
1、为了解决现有技术中存在无法高效制备具有连续梯度电极结构的技术问题，本专利技术提供一种固态电池正极片的制备系统及制备方法，实现电极结构的连续梯度制备，并且制备效率高，能够进行大规模量产。
2、为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：
3、一种固态电池正极片的制备系统，包括：
4、梯度成型装置，用于对纤维化粉料进行梯度结构成型，所述梯度成型装置包括第一输料装置、第二输料装置、混料装置和出料装置，所述第一输料装置用于输送第一粉料，第二输料装置用于输送第二粉料；所述第一输料装置和所述第二输料装置将纤维化粉料分别输送至混料装置内，混料装置对纤维化粉料进行搅拌混合，混合后的物料被输送至出料装置上进行沉积和成型；所述第一输料装置和第二输料装置均包括流量控制装置，通过流量控制装置控制进入混料装置内的第一粉料和第二粉料的流量；
5、等静压装置，用于将具有成型连续梯度结构的纤维化粉料进行密封加压，制成梯度电极粗膜。
6、进一步地，所述制备系统还包括纤维化装置，所述纤维化装置设置于梯度成型装置前端，所述纤维化装置包括第一纤维化装置和第二纤维化装置，第一纤维化装置用于制备第一粉料，第二纤维化装置用于制备第二粉料。
7、进一步地，所述制备系统还包括压延复合装置，所述压延复合装置设置于所述等静压装置后端；所述压延复合装置将梯度电极粗膜进行压延、切边得到上电极膜和下电极膜，并将上电极膜、下电极膜和集流体复合得到固态电池正极片。
8、更进一步地，所述压延复合装置包括压延装置、切边装置和复合辊压装置，所述压延装置包括上压延机和下压延机，所述切边装置包括上切边机构和下切边机构；所述上切边机构设置于所述上压延机后端，所述下切边机构设置于所述下压延机后端；所述复合辊压装置设置于所述上切边机构和所述下切边机构的后端；
9、所述压延复合装置还包括集流体输送装置，所述集流体输送装置设置于所述上切边机构和所述下切边机构之间。
10、进一步地，正极膜中包括正极活性材料、固态电解质、粘结剂、导电剂；所述第一粉料包含质量比0-20％的固态电解质、70％-95％的正极活性材料、0.5％-2％的导电剂、1％-5％的粘结剂；所述第二粉料包含质量比80％-95％的固态电解质、0-15％的正极活性材料、0.5％-2％的导电剂、1％-5％的粘结剂。
11、所述正极活性材料包括磷酸铁锂正极材料、三元正极材料、钴酸锂正极材料、锰酸锂正极材料。
12、所述固态电解质包括氧化物固态电解质、硫化物固态电解质、卤化物固态电解质。
13、所述粘结剂为可纤维化粘结剂，包括聚四氟乙烯、聚氧化乙烯、聚丁二烯。
14、所述导电剂包括炭黑、碳纳米管、导电石墨。所述集流体为铝箔或涂炭铝箔。
15、进一步地，所述流量控制装置包括输料螺杆和无级变速电机，所述第一输料装置或第二输料装置将纤维化粉料输送至输料螺杆内，所述无级变速电极驱动所述输料螺杆转动。
16、进一步地，所述混料装置包括混料腔、搅拌装置和搅拌电机，所述搅拌装置设置于混料腔内，所述搅拌电机驱动搅拌装置转动。
17、进一步地，所述出料装置包括出料匣、分散装置、振实机和传送带，所述分散装置设置于所述出料匣上方，所述振实机设置于所述出料匣下方，所述传送带用于传送出料匣；
18、所述混料装置将混合后的物料输送至分散装置内，所述分散装置将物料均匀喷洒至出料匣内，所述振实机对出料匣进行振实作业，振实作业后的出料匣由传送带传送至下一工序。
19、更进一步地，所述等静压装置包括等静压缸体、加压盖、低压泵和高压泵，所述低压泵和所述高压泵均连接等静压缸体，所述加压盖设置于所述等静压缸体上方并将等静压缸体密封；所述出料匣设置于所述等静压缸体内。
20、本专利技术还提供一种固态电池正极片的制备方法，采用上述固态电本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种固态电池正极片的制备系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述制备系统还包括纤维化装置，所述纤维化装置设置于梯度成型装置前端，所述纤维化装置包括第一纤维化装置和第二纤维化装置，第一纤维化装置用于制备第一粉料，第二纤维化装置用于制备第二粉料。
3.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述制备系统还包括压延复合装置，所述压延复合装置设置于所述等静压装置后端；所述压延复合装置将梯度电极粗膜进行压延、切边得到上电极膜和下电极膜，并将上电极膜、下电极膜和集流体复合得到固态电池正极片。
4.根据权利要求3所述的制备系统，其特征在于，所述压延复合装置包括压延装置、切边装置和复合辊压装置，所述压延装置包括上压延机和下压延机，所述切边装置包括上切边机构和下切边机构；所述上切边机构设置于所述上压延机后端，所述下切边机构设置于所述下压延机后端；所述复合辊压装置设置于所述上切边机构和所述下切边机构的后端；
5.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述第一粉料包含质量比0-20％的固态电解质、70％-95
6.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述流量控制装置包括输料螺杆和无级变速电机，所述第一输料装置或第二输料装置将纤维化粉料输送至输料螺杆内，所述无级变速电极驱动所述输料螺杆转动。
7.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述出料装置包括出料匣、分散装置、振实机和传送带，所述分散装置设置于所述出料匣上方，所述振实机设置于所述出料匣下方，所述传送带用于传送出料匣；
8.根据权利要求7所述的制备系统，其特征在于，所述等静压装置包括等静压缸体、加压盖、低压泵和高压泵，所述低压泵和所述高压泵均连接等静压缸体，所述加压盖设置于所述等静压缸体上方并将等静压缸体密封；所述出料匣设置于所述等静压缸体内。
9.一种固态电池正极片的制备方法，采用权利要求1-8任一项所述的制备系统，其特征在于，具体步骤包括：
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述流量控制方法具体包括：设定第一粉料流入混料装置的初始流量为Q1，则在时间t内Q1逐渐减小至0；同时第二粉料流入混料装置的流量，在时间t内由0逐渐增大至Q2；Q2＝aQ1，其中a取值0.1-1。
11.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述流量控制方法具体包括：设定第一粉料流入混料装置的初始流量为Q1，则在时间t内Q1逐渐减小至0；同时第二粉料流入混料装置的流量Q2始终保持恒定；Q2＝bQ1，其中b取值0.05-0.5。
12.根据权利要求10或11所述的制备方法，其特征在于，流量Q1逐渐减小至0的过程中，流量变化率为恒定值，和/或，流量变化率逐渐增大，和/或，流量变化率逐渐减小；第二粉料流入混料装置的流量由0逐渐增大至Q2的过程中，流量变化率为恒定值，和/或，流量变化率逐渐增大，和/或，流量变化率逐渐减小。
...【技术特征摘要】
1.一种固态电池正极片的制备系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述制备系统还包括纤维化装置，所述纤维化装置设置于梯度成型装置前端，所述纤维化装置包括第一纤维化装置和第二纤维化装置，第一纤维化装置用于制备第一粉料，第二纤维化装置用于制备第二粉料。
3.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述制备系统还包括压延复合装置，所述压延复合装置设置于所述等静压装置后端；所述压延复合装置将梯度电极粗膜进行压延、切边得到上电极膜和下电极膜，并将上电极膜、下电极膜和集流体复合得到固态电池正极片。
4.根据权利要求3所述的制备系统，其特征在于，所述压延复合装置包括压延装置、切边装置和复合辊压装置，所述压延装置包括上压延机和下压延机，所述切边装置包括上切边机构和下切边机构；所述上切边机构设置于所述上压延机后端，所述下切边机构设置于所述下压延机后端；所述复合辊压装置设置于所述上切边机构和所述下切边机构的后端；
5.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述第一粉料包含质量比0-20％的固态电解质、70％-95％的正极活性材料、0.5％-2％的导电剂、1％-5％的粘结剂；所述第二粉料包含质量比80％-95％的固态电解质、0-15％的正极活性材料、0.5％-2％的导电剂、1％-5％的粘结剂。
6.根据权利要求1所述的制备系统，其特征在于，所述流量控制装置包括输料螺杆和无级变速电机，所述第一输料装置或第二输料装置将纤维化粉料输送至输料螺杆内，所述无级变速电极驱动所述输料螺杆转动...
【专利技术属性】
技术研发人员：郜明文，陈琪，张开周，
申请(专利权)人：宝晟苏州能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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