[發明專利]一種利用固態電解質組裝成固態電池的組裝設備及該固態電解質電導率的測試方法

在審

• 申請號: 201811331079.0
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109616691A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 白永平;白楊;孟令輝;陳國榮;楊子涵;趙彥彪
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學無錫新材料研究院;無錫海特新材料研究院有限公司
• 主分類號: H01M10/04
• 分類號: H01M10/04;G01N27/416;G01R27/02
• 代理公司: 無錫永樂唯勤專利代理事務所(普通合伙) 32369
• 代理人: 章陸一

1.一種利用固態電解質組裝成固態電池的組裝設備，其特征在于，包括用于放置固態電解質薄片的中空的外殼，用于固定電解質片以及傳導交流電上阻塞電極、下阻塞電極，所述上阻塞電極通過密封栓與外殼活動連接，所述下阻塞電極與外殼活動連接；所述上阻塞電極、下阻塞電極的端部設置有用于絕緣的墊片。

2.根據權利要求1所述的一種利用固態電解質組裝成固態電池的組裝設備，其特征在于，所述上阻塞電極與下阻塞電極由不銹鋼材料制成，并在端部外側設置有螺絲，所述螺絲用于與外部的交流電路連接；所述外殼內部上方和下阻塞電極上方設置有O型密封圈；所述外殼由PEEK材料制成，所述墊片、密封栓由聚四氟乙烯材料制成。

3.一種固態電解質電導率的測試方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟a，在無水無氧的環境中將固態電解質粉末制作成固態電解質薄片；

步驟b，使用權利要求1或2任一項所述的固態電池的組裝設備將步驟a中的固態電解質薄片組裝成固態電池，并對固態電池施加壓力一段時間；

步驟c，用電化學工作站對不同溫度下的固態電池進行交流阻抗測試，得到不同溫度的固態電解質的EIS曲線，從EIS曲線中讀取固態電解質的阻抗值；

步驟d，根據固態電解質的阻抗值，通過公式：

計算得出固態電解質的電導率；

其中,σ為電解質的電導率(S/cm)；

S為電解質片的面積(cm2)；

L為電解質片的厚度(cm)；

R為從交流阻抗圖得到的電解質阻抗值(Ω)。

4.根據權利要求3所述的一種固態電解質電導率的測試方法，其特征在于，所述步驟a中固態電解質薄片制作過程為：將固態電解質粉末放置到壓片模具中，對壓片模具施加壓力后并保壓一段時間后，脫模得出固態電解質薄片；所述制作過程均在充滿惰性氣體的密閉容器中進行。

5.根據權利要求4所述的一種固態電解質電導率的測試方法，其特征在于，所述壓片模具受到由壓機提供的40Mpa壓力，所述保壓時間為30min；所述壓片模具為紅外測試用不銹鋼模具，其直徑為12mm；所述密閉容器為手套箱。

6.根據權利要求5所述的一種固態電解質電導率的測試方法，其特征在于，所述壓機包括底座，所述底座上方設置有多根支撐柱，所述支撐柱上方設置有螺桿，所述螺桿上設置有與其螺紋連接的螺母，螺桿上套設有壓板，所述壓板位于多個螺母的下方。

7.根據權利要求3所述的一種固態電解質電導率的測試方法，其特征在于，所述步驟c中固態電池在20℃—80℃之間進行不同溫度的交流阻抗測試，得到20℃—80℃之間下的固態電解質的EIS曲線。

8.根據權利要求3所述的一種固態電解質電導率的測試方法，其特征在于，所述不同溫度的交流阻抗測試過程為：將固態電池放入烘箱后，調節烘箱溫度至80℃，靜置1h，于該溫度下進行交流阻抗測試，得到EIS曲線；隨后將烘箱溫度降至70℃，再靜置1h，并于該溫度下進行交流阻抗測試，得到EIS曲線；隨后降溫至60℃，進行與上述步驟相同的操作，最后得到20-80℃下，不同溫度下固定電解質的EIS曲線；所述電化學工作站為瑞士萬通電化學工作站。

9.根據權利要求3-8任一項所述的一種固態電解質電導率的測試方法，其特征在于，還包括步驟e，在無水無氧的環境中將不同質量的固態電解質粉末制作成不同厚度的固態電解質薄片，并重復步驟b、c、d。

10.根據權利要求9所述的一種固態電解質電導率的測試方法，其特征在于，所述固態電解質粉末的質量范圍為0.0500g—0.0700g，所述固態電解質薄片的厚度范圍為350um—490um。