卤化物固态电解质膜及其制备装置、制备方法与流程

本申请涉及电池，特别是涉及一种卤化物固态电解质膜及其制备装置、制备方法。

背景技术：

1、随着二次电池的广泛商用，对二次电池的安全性能提出了更多的要求，其中，以固态电解质取代电解液作为阳离子的传输介质是避免二次电池发生短路燃烧等安全问题的主要技术手段。常用的固态电解质分为氧化物固态电解质膜、硫化物固态电解质膜、聚合物固态电解质膜及卤化物固态电解质膜，其中卤化物固态电解质由于兼具较高的离子电导率、高的氧化稳定性、较宽的化学窗口等优点常被用于制备固态电解质膜，应用到锂离子电池中的正极和负极之间，用于分隔正负极活性物质，避免电池发生短路。

2、为进一步提高电池的能量密度，缩短离子的传输路径，需要降低卤化物固态电解质膜的厚度，但由于相关技术中制备的卤化物固态电解质膜的孔隙较多，致密度较低，导致较薄的卤化物固态电解质膜容易生长枝晶，枝晶穿过固态电解质膜造成短路或者正负极容易发生直接接触。

技术实现思路

1、基于此，针对上述问题，本申请提供一种卤化物固态电解质膜的制备装置、制备方法及卤化物固态电解质膜，以制备得到致密度较高的卤化物固态电解质膜，提高电池的安全性能。

2、本申请的第一方面提供了一种卤化物固态电解质膜的制备装置，包括压制机构，压制机构包括压辊，压辊包括辊套，辊套为弹性件，且辊套为多孔结构。

3、在其中一个实施例中，当辊压时，辊套的体积变形量≥10%。

4、在其中一个实施例中，当辊压时，所述辊套的受力区域对电解质混合料的吸附量＞2.5g。

5、在其中一个实施例中，多孔结构的孔隙率为60%-98%。

6、在其中一个实施例中，多孔结构的孔径为0.1μm-35μm。

7、在其中一个实施例中，卤化物固态电解质膜的制备装置还包括喷粉机构，喷粉机构包括混料结构及喷出结构。

8、在其中一个实施例中，喷出机构包括喷口，喷口的形状为圆锥形或扁平型。

9、在其中一个实施例中，喷口的形状包括圆锥形，喷口出口处直径为0.1mm-10mm。

10、本申请的第二方面提供了一种卤化物固态电解质膜的制备方法，包括以下步骤：将电解质混合料放置于喷粉机构内，电解质混合料包括卤化物固态电解质粉体；将电解质混合料通过喷粉机构喷出至基材上，得到电解质膜前体；将电解质膜前体通过压辊进行反复辊压，得到卤化物固态电解质膜；其中，压辊包括辊套，辊套为弹性件；且辊套为多孔结构。

11、在其中一个实施例中，卤化物固态电解质粉体的粒度为0.1μm-30μm。

12、在其中一个实施例中，至少部分卤化物固态电解质粉体的粒度小于多孔结构的孔径，使得卤化物固态电解质粉体可以进入多孔结构中及从多孔结构中脱出。

13、在其中一个实施例中，电解质混合料还包括粘结剂，粘结剂用于粘结卤化物固态电解质粉体，粘结剂的粒度为0.5μm-20μm。

14、在其中一个实施例中，在将电解质混合料放置于喷粉机构内的步骤之前，卤化物固态电解质膜的制备方法中还包括以下步骤：将卤化物固态电解质粉体和粘结剂混合得到电解质混合料。

15、在其中一个实施例中，在将卤化物固态电解质粉体和粘结剂混合得到电解质混合料的步骤中，采用球磨、气流混合或粉碎机的方式对卤化物固态电解质粉体和粘结剂进行混合。

16、在其中一个实施例中，基材为多孔柔性材料，包括无纺布、纤维素膜、玻璃纤维布或熔喷布中的一种或多种。

17、在其中一个实施例中，压制机构的辊压压力为0.01mpa-5mpa，辊压温度为15℃-50℃。

18、本申请第三方面提供了一种通过如上述的制备装置制备得到的卤化物固态电解膜，卤化物固态电解质膜的孔隙率为0.2%-30%。

19、本申请通过压制机构对电解质混合料和基材进行辊压，得到卤化物固态电解质膜。因压制机构的压辊包括辊套，辊套为弹性件且为多孔结构，该多孔结构的辊套能够在压辊进行辊压时吸附电解质混合料，并在再次辊压时释放电解质混合料，使得电解质混合料能够在基材上重新分配，提高电解质混合料在基材上分布的均匀性，从而降低辊压得到的卤化物固态电解质膜的孔隙率，提高卤化物固态电解质膜的致密度，改善电池的安全性能。

技术特征：

1.一种卤化物固态电解质膜的制备装置，其特征在于，包括压制机构，所述压制机构包括压辊，所述压辊包括辊套，所述辊套为弹性件，且所述辊套为多孔结构。

2.根据权利要求1所述的卤化物固态电解质膜的制备装置，其特征在于，当辊压时，所述辊套的体积变形量≥10%。

3.根据权利要求1所述的卤化物固态电解质膜的制备装置，其特征在于，当辊压时，所述辊套的受力区域对电解质混合料的吸附量＞2.5g。

4.根据权利要求1所述的卤化物固态电解质膜的制备装置，其特征在于，所述多孔结构的孔隙率为60%-98%。

5.根据权利要求1所述的卤化物固态电解质膜的制备装置，其特征在于，所述多孔结构的孔径为0.1μm-35μm。

6.根据权利要求1所述的卤化物固态电解质膜的制备装置，其特征在于，所述制备装置还包括喷粉机构，所述喷粉机构包括混料结构及喷出结构。

7.根据权利要求6所述的卤化物固态电解质膜的制备装置，其特征在于，所述喷出机构包括喷口，所述喷口的形状为圆锥形或扁平型。

8.根据权利要求7所述的卤化物固态电解质膜的制备装置，其特征在于，所述喷口的形状为圆锥形，所述喷口出口处直径为0.1mm-10mm。

9.一种卤化物固态电解质膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

10.一种通过如权利要求1-8任一项所述的制备装置制备的卤化物固态电解质膜，其特征在于，所述卤化物固态电解质膜的孔隙率为0.2%-30%。

技术总结
本申请涉及一种卤化物固态电解质膜及其制备装置、制备方法。其中，卤化物固态电解质膜的制备装置包括压制机构，压制机构包括压辊，压辊包括辊套，辊套为弹性件，且辊套为多孔结构。卤化物固态电解质膜的制备方法包括以下步骤：将电解质混合料通过喷粉机构喷出至基材上，得到电解质膜前体；将电解质膜前体通过压制机构进行反复辊压，得到卤化物固态电解质膜。弹性多孔结构的辊套使得电解质混合料能够在基材上重新分配，提高电解质混合料在基材上分布的均匀性，提高卤化物固态电解质膜的致密度，改善电池的安全性能。

技术研发人员：张雪,祁影
受保护的技术使用者：清陶（昆山）能源发展股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11