[發(fā)明專利]一種利用固態(tài)電解質(zhì)組裝成固態(tài)電池的組裝設(shè)備及該固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率的測試方法

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• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109616691A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 白永平;白楊;孟令輝;陳國榮;楊子涵;趙彥彪
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)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(wù)所(普通合伙) 32369
• 代理人: 章陸一

本發(fā)明公開了一種利用固態(tài)電解質(zhì)組裝成固態(tài)電池的組裝設(shè)備及該固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率的測試方法。所述測試方法包括：步驟a，將固態(tài)電解質(zhì)粉末制作成固態(tài)電解質(zhì)薄片；步驟b，使用固態(tài)電池的組裝設(shè)備將固態(tài)電解質(zhì)薄片組裝成固態(tài)電池，并對固態(tài)電池施加壓力一段時間；步驟c，對不同溫度下的固態(tài)電池進(jìn)行交流阻抗測試，得到不同溫度的固態(tài)電解質(zhì)的EIS曲線，從EIS曲線中讀取固態(tài)電解質(zhì)的阻抗值；步驟d，根據(jù)固態(tài)電解質(zhì)的阻抗值，通過公式：計算得出固態(tài)電解質(zhì)的電導(dǎo)率。本發(fā)明僅利用固態(tài)電池組裝設(shè)備以及壓機就可以測得固態(tài)電解質(zhì)的電導(dǎo)率，所得結(jié)果與傳統(tǒng)的噴金測試方法相當(dāng)，但是所涉及到的材料均價格低廉，且樣品制備過程簡單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電池設(shè)備生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用固態(tài)電解質(zhì)組裝成固態(tài)電池的組裝設(shè)備及該固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率的測試方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前社會對鋰離子電池的需求量持續(xù)增長，而傳統(tǒng)鋰離子電池存在較多問題，其能量密度較低，安全性能較差，多次電池燃燒爆炸提醒著人們鋰離子電池的安全性能有待提高，而傳統(tǒng)鋰離子電池采用液態(tài)電解質(zhì)，其中的電解液均為有機溶劑，易燃易爆，因此要想徹底解決鋰離子電池的安全性問題，全固態(tài)鋰離子電池研發(fā)迫在眉睫，而制備具有高電導(dǎo)率高電化學(xué)穩(wěn)定性的固態(tài)電解質(zhì)成為關(guān)鍵，目前由日本科學(xué)家Yuki Kato[1]等人制備的Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3，具有與液態(tài)電解質(zhì)相當(dāng)?shù)碾x子電導(dǎo)率，達(dá)到2.5X10-2S/cm，其固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率測試方法較為復(fù)雜昂貴，具體步驟為：先在高壓下將固態(tài)電解質(zhì)粉末壓片，之后將得到的固態(tài)電解質(zhì)薄片表面噴金，最后將噴過金的電解質(zhì)薄片置于阻塞電極中，進(jìn)行交流阻抗測試，根據(jù)阻抗值計算出該電解質(zhì)的離子電導(dǎo)率。這種固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率測試方法過程復(fù)雜，需要貴金屬金粉濺射至電解質(zhì)材料表面，成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種利用固態(tài)電解質(zhì)組裝成固態(tài)電池的組裝設(shè)備及該固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率的測試方法，結(jié)構(gòu)簡單，成本低廉，且測得的電解質(zhì)阻抗值與真實值之間偏差較小。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種利用固態(tài)電解質(zhì)組裝成固態(tài)電池的組裝設(shè)備，包括用于放置固態(tài)電解質(zhì)薄片的中空的外殼，用于固定電解質(zhì)片以及傳導(dǎo)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(shè)置有用于絕緣的墊片。

作為本發(fā)明的一個優(yōu)選的技術(shù)方案：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(cè)設(shè)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(nèi)部上方和下阻塞電極上方設(shè)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。

本發(fā)明還提供了一種固態(tài)電解質(zhì)電導(dǎo)率的測試方法，包括以下步驟：步驟a，在無水無氧的環(huán)境中將固態(tài)電解質(zhì)粉末制作成固態(tài)電解質(zhì)薄片；步驟b，使用上述技術(shù)方案所述的固態(tài)電池的組裝設(shè)備將步驟a中的固態(tài)電解質(zhì)薄片組裝成固態(tài)電池，并對固態(tài)電池施加壓力一段時間；步驟c，用電化學(xué)工作站對不同溫度下的固態(tài)電池進(jìn)行交流阻抗測試，得到不同溫度的固態(tài)電解質(zhì)的EIS曲線，從EIS曲線中讀取固態(tài)電解質(zhì)的阻抗值；步驟d，根據(jù)固態(tài)電解質(zhì)的阻抗值，通過公式：

計算得出固態(tài)電解質(zhì)的電導(dǎo)率；

其中,σ為電解質(zhì)的電導(dǎo)率(S/cm)，

S為電解質(zhì)片的面積(cm2)，

L為電解質(zhì)片的厚度(cm)，

R為從交流阻抗圖得到的電解質(zhì)阻抗值(Ω)。

作為本發(fā)明的一個優(yōu)選的技術(shù)方案：所述步驟a中固態(tài)電解質(zhì)薄片制作過程為：將固態(tài)電解質(zhì)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(tài)電解質(zhì)薄片；所述制作過程均在充滿惰性氣體的密閉容器中進(jìn)行。