[發(fā)明專利]一種濕法混磨裝置及制備硫化物電解質(zhì)前驅(qū)體的方法

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• 申請日: 2018-07-19
• 公開（公告）號: CN108854915A
• 公開（公告）日: 2018-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳少杰;吳林斌;姚麗麗;姚霞銀;許曉雄
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號: B01J19/18
• 分類號: B01J19/18;B01J4/00;B01F13/10;B01F15/02;B01F3/12;B02C17/16;H01M10/0562
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李海建

本發(fā)明公開了一種濕法混磨裝置及制備硫化物電解質(zhì)前驅(qū)體的方法，濕法混磨裝置包括：配料系統(tǒng)、混料系統(tǒng)、粉碎系統(tǒng)、收料系統(tǒng)；配料系統(tǒng)由依次相連接的儲液瓶、計量泵和固體進樣柱組成，且儲液瓶內(nèi)的有機溶劑在計量泵的作用下、能夠沿固體進樣柱的內(nèi)壁呈螺旋狀下落。由上述配料系統(tǒng)可知，儲液瓶內(nèi)的有機溶劑能夠沿固體進樣柱的內(nèi)壁呈螺旋狀下落，以帶走內(nèi)壁上的粘壁結(jié)塊，進而避免人工手動處理結(jié)塊的操作。因此，本發(fā)明提出的濕法混磨裝置，能夠解決原料容易粘壁結(jié)塊的問題，降低操作人員工作量，解決了現(xiàn)階段該領(lǐng)域的難題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及硫化物固體電解質(zhì)前驅(qū)體制備領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種濕法混磨裝置及制備硫化物電解質(zhì)前驅(qū)體的方法。

背景技術(shù)

近年來，隨著新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，作為新能源汽車核心部件之一的鋰電池亦逐漸成為該領(lǐng)域研究的重點。由于全固態(tài)鋰離子電池采用固態(tài)電解質(zhì)取代傳統(tǒng)有機電解質(zhì)，故有望在根本上解決電池的安全性問題，且進一步提升鋰電池的能量密度和循環(huán)壽命，符合未來高安全性高能量密度鋰離子電池發(fā)展的方向。就現(xiàn)有技術(shù)而言，要實現(xiàn)全固態(tài)鋰離子電池商業(yè)化的關(guān)鍵是要開發(fā)一種同時具備低成本、高電導(dǎo)率、高化學(xué)穩(wěn)定性、寬電壓窗口等優(yōu)點的固態(tài)鋰離子電池材料。在各種各樣的電解質(zhì)材料中，硫化物引起了廣泛的關(guān)注。

但是，由于硫化物電解質(zhì)前驅(qū)體及其制備用的原料在空氣中的穩(wěn)定性較差，容易與空氣中微量的水發(fā)生反應(yīng)，影響硫化物電解質(zhì)的電化學(xué)性能；同時釋放出一種易燃且具有臭雞蛋氣味的有毒氣體硫化氫(H₂S)，故所涉及的大部分制備工藝都需要在手套箱內(nèi)進行。

現(xiàn)階段，硫化物固體電解質(zhì)的主要制備方法有三種，即球磨法、液相法和熔融淬冷法。其中，球磨法，即將原料混合粉碎，得到硫化物固體電解質(zhì)前驅(qū)體，如果是高能球磨還能將原料非晶化得到玻璃態(tài)硫化物固體電解質(zhì)；且此方法操作簡單，安全性高，易控制，但球磨過程中，由于原料都是相對硬度較小的硫化物如Li₂S、P₂S₅等，故容易粘壁結(jié)塊，需將內(nèi)壁上粘的結(jié)塊料刮下來磨細，從手套箱內(nèi)取出重新球磨，加大了操作人員的工作量。液相法即將原料加入到有機溶劑中，并在一定溫度下攪拌，通過離心或旋蒸法從中分離出反應(yīng)后的溶質(zhì)，并烘干得到硫化物固體電解質(zhì)前驅(qū)體；且此方法工作溫度低，形貌可控，易操作，但就硬度較大的原料如LiCl而言，無法通過攪拌將原料粉碎，影響硫化物固體電解質(zhì)前驅(qū)體的均一性，此外，該方法僅適用于少數(shù)幾種硫化物電解質(zhì)的制備，普適性較差。熔融淬冷法即將原料均勻混合后高溫處理熔融，并將熔融材料驟冷后得到玻璃態(tài)硫化物固體電解質(zhì)前驅(qū)體；此方法設(shè)備投入低且要求簡單，但工作溫度高能耗大，產(chǎn)量較低。

因此，如何解決原料容易粘壁結(jié)塊的問題，降低操作人員工作量，是現(xiàn)階段該領(lǐng)域亟待解決的難題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種濕法混磨裝置，該裝置能夠解決原料容易粘壁結(jié)塊的問題，降低操作人員工作量，解決了現(xiàn)階段該領(lǐng)域的難題。本發(fā)明的目的還在于提供一種制備硫化物電解質(zhì)前驅(qū)體的方法，該方法應(yīng)用于上述的濕法混磨裝置，因此，能夠解決原料容易粘壁結(jié)塊的問題，降低操作人員工作量。

一種濕法混磨裝置，包括：配料系統(tǒng)、混料系統(tǒng)、粉碎系統(tǒng)、收料系統(tǒng)；所述配料系統(tǒng)由依次相連接的儲液瓶、計量泵和固體進樣柱組成，且所述儲液瓶內(nèi)的有機溶劑在所述計量泵的作用下、能夠沿所述固體進樣柱的內(nèi)壁呈螺旋狀下落。

優(yōu)選的，所述的濕法混磨裝置，所述混料系統(tǒng)包括：夾層反應(yīng)釜，插裝于所述夾層反應(yīng)釜的攪拌器，用于控制所述夾層反應(yīng)釜溫度的溫度控制循環(huán)器；所述夾層反應(yīng)釜與所述固體進樣柱相連接。

優(yōu)選的，所述的濕法混磨裝置，所述粉碎系統(tǒng)由相連接的珠磨機和蠕動泵組成；所述蠕動泵與所述夾層反應(yīng)釜相連接，用于將所述夾層反應(yīng)釜內(nèi)的混料輸送至所述珠磨機，并將磨后的混料送回所述夾層反應(yīng)釜。

優(yōu)選的，所述的濕法混磨裝置，所述收料系統(tǒng)包括：與所述夾層反應(yīng)釜相連接的收料瓶、與所述收料瓶相連接的真空泵。