CN116001332B - 固态隔膜的制造设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了固态隔膜的制造设备及方法，首先，采用水热反应合成功能化的PPS固态隔膜粉料；然后，混入聚四氟乙烯粉体在混料机中混合均匀，经粉料处理系统进行纤维化之后，随气流被吹入固气分离塔中，利用气锤吹震到下方的收料桶；纤维化粉料加入到高速剪切机进行二次纤维化，再利用螺杆挤出机挤出呈多条连续的粗条或连续厚饼，并进入卧式冷辊压机进行一次减薄，经加热输送导轨边加热边上料到卧式热辊压机中进行二次减薄、收卷，制成成品的固态隔膜。该固态隔膜具有以下特点：(1)孔隙率低；(2)电导率高；(3)离子迁移数高；(4)离子选择性强；(5)离子整流作用明显，有效抑制金属负极枝晶。
Description
技术领域
本发明涉及固态隔膜的制造设备及方法，属于新能源材料领域。
背景技术
国家大力发展新能源产业，自锂电池问世后，电动汽车、移动通信、物联网等行业迅速发展，但目前的锂电池体系已经难以满足人们对于能量密度和生产成本的需求。以金属基为负极的新型电池应运而生，如锂金属电池、锌金属电池、钠金属电池、镁金属电池、铝金属电池等，金属电池具有能量密度大，功率密度高，成本低的优势，但是金属基负极容易产生枝晶，特别是采用传统的多孔隔膜，在靠近负极的表面的隔膜孔隙内部阳离子的耗尽而产生浓差极化，会诱导枝晶生长，并且产生枝晶会沿着孔隙生长直到电池短路；另外，商用多孔隔膜没有离子选择特性，因此在电化学反应过程中，正极产生的有害离子会由于多孔隔膜的穿梭效应进入到负极，产生大量副反应，恶化金属负极性能，导致电池失效；再次，现有的PP基和PE基商用多孔隔膜耐高温能力差，高于120度就会发生变形收缩，导致金属电池微短路后，形成更大面积短路的发生，电池产生热失控。因此，市场上急需针对金属基电池的无孔固态隔膜，并且该隔膜具有离子选择性，可以就具有高的金属离子的电导率，对质子、阴离子等有阻隔作用，以提高金属电池的性能。
发明内容
为克服上述缺陷，本发明提供一种固态隔膜的制造设备及方法，所制备的固态隔膜具有极低孔隙率，高室温阳离子电导率，高阳离子迁移系数，高离子选择透过性，可以有效阻止质子和阴离子的穿梭，并且对阳离子在负极的沉积起到整流层的作用，有效避免了金属负极枝晶的形成，提高了金属电池的循环性能。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
固态隔膜的制造设备，其特征在于，包括粉料处理系统、高速剪切机、螺杆挤出机、卧式冷辊压机、卧式热辊压机，
所述粉料处理系统包括依次连通的空压机、储气罐、冷干机、干燥吸附塔、净化柱，以及空气预热系统、粉料加热系统、超音速剪切混料机、气固分离塔；超音速剪切混料机具有半封闭型腔，所述净化柱的出气口与超音速剪切混料机的半封闭型腔的进气口连通，且空气预热系统设置在净化柱与超音速剪切混料机之间的空气管路上；所述粉料加热系统设置在超音速剪切混料机半封闭型腔的下料口处；所述超音速剪切混料机半封闭型腔的出料口通过管道与气固分离塔连通，气固分离塔的上部设有出气口、底部设有出料口、中部设有气锤进气孔；
经粉料处理系统处理的粉料被送入高速剪切机，经剪切后进入螺杆挤出机，所述卧式冷辊压机、卧式热辊压机依次设置在螺杆挤出机的下游，且卧式冷辊压机与卧式热辊压机之间设置加热输送导轨。
进一步地，所述干燥吸附塔的数量为多个，多个干燥吸附塔并联设置，分别与冷干机出气口、净化柱进气口连通；所述气锤的气体来源为净化柱后的干燥压缩空气旁路，通过间歇式释放压缩空气实现气锤功能。
固态隔膜的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制粉：
将金属氯化物A溶解在去离子水中制成溶液B，四氯对苯醌与聚苯硫醚粉料混合制成混合粉体C，将溶液B与混合粉体C混合成浆料D，浆料D装入密闭反应釜中，进行水热反应，反应结束后粉料清洗呈中性烘干，制成粉料E。
(2)纤维化：
将聚四氟乙烯粉体和粉料E在混料机中混合均匀至粉料F，混合过程在聚四氟乙烯呈玻璃态的温度条件下进行；
干燥的大气环境空气G经过空压机压缩，冷干，干燥吸附，净化，预热后，通过喷管，进入半封闭型腔，被加速到超音速，形成极干燥空气的超音速射流H。
粉料F经过预热加入到半封闭型腔中，被极干燥空气的超音速射流H摩擦剪切，粉料F中的聚四氟乙烯的分子链延展打开，同F中的粉体形成物理粘连，且不发生化学反应，获得粉料I；
粉料I随气流被吹入固气分离塔中，分离塔内部有除尘滤芯，用以分离固体分料和气体，气体直接排出，滤芯上的粘附粉料被气锤吹震到下方的收料桶里；
(3)制膜：
粉料I加入到高速剪切机中，进行二次纤维化，出料后进入到螺杆挤出机中，挤出呈多条连续的粗条或连续厚饼J，并进入到卧式冷辊压机进行一次减薄，减薄后进入到加热输送导轨中，边加热边上料进入到卧式热辊压机中，进行二次减薄，并切去两边缘，制成成品的固态隔膜L，并收卷。切边料K回收后加入到高速剪切机中进行回用。
进一步地，所述制粉工艺中的金属氯化物为氯化锂、氯化钠、氯化锌、氯化镁、氯化铝中的一种或几种的混合物；所述的聚苯硫醚粉料为交联态高结晶聚苯硫醚粉料，结晶度>60％，粉料的D50为3-25μm；所述的金属氯化物，去离子水，四氯对苯醌，聚苯硫醚的质量比为0-3:3-30:0.1-0.75:5-15；所述的水热反应釜内的气氛为空气或氩气，所述水热反应温度为150-250℃，所述水热反应时间为1-4小时，水热反应的体积填充率为20％-70％。
进一步地，所述纤维化过程中，干燥大气环境空气G，其室温25℃下相对湿度(RH)<10％；所述的空压机的功率至少大于等于15kW，连续化生产优选30kW以上；所述的极干燥空气的超音速射流H，其露点低于-40℃；所述干燥吸附过程为，采用多个内含分子筛的干燥吸附塔，分子筛总重>200kg，多个干燥吸附塔交替工作和再生，交替时间为3-12分钟。
进一步地，所述纤维化过程中，进入喷管前的空气预热温度为30-60℃。
进一步地，所述纤维化过程中，进入半封闭型腔中粉料F的预热温度为40-220℃。
进一步地，所述制膜过程，多条连续的粗条或连续厚饼J，其形状由螺杆挤出机挤压头模具决定，连续粗条的直径和连续厚饼的厚度在3-12mm。
进一步地，所述制膜过程，所述卧式冷辊压机的辊面温度为-10-30℃；所述一次减薄后的厚度为0.3-1.5mm。
进一步地，所述制膜过程，所述加热输送导轨的温度为90-150℃；所述卧式热辊压机的辊面温度为110-160℃；所述二次减薄后的厚度为5-60μm。
所述固态隔膜的制造方法。
与现有技术相比，本发明所述的方法制备的固态隔膜具有以下特点：(1)孔隙率低；(2)电导率高；(3)离子迁移数高；(4)离子选择性强；(5)离子整流作用明显，有效抑制金属负极枝晶。
本发明中聚苯硫醚(PPS)功能性粉料的合成过程采用水热反应，可以确保反应温度和反应内部压力恒定，促进四氯对苯醌与PPS的长链发生交联反应，金属离子被PPS上S位偶极吸附，阴离子被四氯对苯醌吸附，达到高离子选择性的效果。粉料水热反应后呈现酸性，需要清洗呈中性。
本发明中纤维化过程采用的空气源为干燥的大气环境空气，其室温25℃下相对湿度(RH)<10％，其目的是通过产线的冷干和干燥吸附步骤后可以达到-40℃露点的极干空气，最大限度降低空气干燥过程中消耗的能源。获得极干空气的目的是能够让PTFE更好的纤维化，防止经过剪切摩擦后的PTFE纤维静电高导致的吸潮，使得后续的压膜产生断带。
本发明中首先采用卧式冷辊压机对连续的粗条或连续厚饼进行一次减薄，此时的温度需要在PPS软化温度(130℃)以下，其目的只是为了控制后续热辊压的进料均匀。采用加热输送导轨的目的是将一次减薄后的连续薄饼(0.3-1.5mm)加热到PPS的变形温度以上，经过卧式热辊压机后，PPS晶体颗粒发生热塑性变形，可以更好的压成薄膜。
本发明中热压后的薄膜两边切齐后，切边料可以回用到高速剪切机中，使得粉料的利用率达到100％，进一步降低成本。
附图说明
图1水热反应合成PPS功能化粉料的流程图。
图2粉料纤维化流程图。
图3固态隔膜成膜流程图。
图4是实施例方式1固态隔膜经过热辊压机后成膜的图片；
图5是实施例方式1中固态隔膜的表面SEM图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。在本发明的一种实施方式中描述的元素和特征可以与一个或更多个其它实施方式中示出的元素和特征相结合。应当注意，为了清楚的目的，说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件和处理的表示和描述。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
固态隔膜的具体制造方法，包括以下步骤：
水热法制粉的流程图如图1所示，将金属氯化物A溶解在去离子水中制成溶液B，四氯对苯醌与聚苯硫醚粉料混合制成混合粉体C，将溶液B与混合粉体C混合成浆料D，浆料D装入密闭反应釜中，进行水热反应，反应结束后粉料清洗呈中性烘干，制成粉料E。
粉体纤维化过程是采用图2所示的粉料处理系统完成的。所述粉料处理系统包括依次连通的空压机、储气罐、冷干机、干燥吸附塔、净化柱，以及空气预热系统、粉料加热系统、超音速剪切混料机、气固分离塔。超音速剪切混料机具有半封闭型腔，所述净化柱的出气口与超音速剪切混料机的半封闭型腔的进气口连通，且空气预热系统设置在净化柱与超音速剪切混料机之间的空气管路上，所述粉料加热系统设置在超音速剪切混料机半封闭型腔的下料口处。所述超音速剪切混料机半封闭型腔的出料口通过管道与气固分离塔连通，气固分离塔的上部设有出气口、底部设有出料口、中部设有气锤进气孔。所述气锤的气体来源为净化柱后的干燥压缩空气旁路，通过间歇式释放压缩空气实现气锤功能。所述干燥吸附塔的数量为多个，多个干燥吸附塔并联设置，分别与冷干机出气口、净化柱进气口连通，多个塔交替工作和再生，交替时间为3-12分钟。
将聚四氟乙烯粉体和粉料E在混料机中混合均匀至粉料F，混合过程在聚四氟乙烯呈玻璃态的温度条件下进行。干燥的大气环境空气G经过空压机压缩，冷干，干燥吸附，净化，预热后，通过喷管，进入半封闭型腔，被加速到超音速，形成极干燥空气的超音速射流H。粉料F经过预热加入到半封闭型腔中，被极干燥空气的超音速射流H摩擦剪切，粉料F中的聚四氟乙烯的分子链延展打开，同F中的粉体形成物理粘连，且不发生化学反应，获得粉料I；粉料I随气流被吹入固气分离塔中，分离塔内部有除尘滤芯，用以分离固体分料和气体，气体直接排出，滤芯上的粘附粉料被气锤吹震到下方的收料桶里，气锤的气体来源为净化后的干燥压缩空气旁路，通过间歇式释放压缩空气实现气锤功能。
经粉料处理系统处理的粉料的制膜流过程是由图3所示高速剪切机、螺杆挤出机、卧式冷辊压机、卧式热辊压机完成。经粉料处理系统处理的粉料I被送入高速剪切机中，进行二次纤维化，经剪切后进入螺杆挤出机，所述卧式冷辊压机、卧式热辊压机依次设置在螺杆挤出机的下游，且卧式冷辊压机与卧式热辊压机之间设置加热输送导轨。螺杆挤出机挤出呈多条连续的粗条或连续厚饼J，并进入到卧式冷辊压机进行一次减薄，减薄后进入到加热输送导轨中，边加热边上料进入到卧式热辊压机中，进行二次减薄，并切去两边缘，制成成品的固态隔膜L，并收卷，切边料K回收后加入到高速剪切机中进行回用。
实施例1：
将3质量份的LiCl溶解在12质量份去离子水中制成LiCl溶液，0.5质量份的四氯对苯醌与10质量份的交联态高结晶聚苯硫醚粉料(结晶度>70％)混合制成混合粉体C，将LiCl溶液与混合粉体C混合成浆料D，浆料D装入密闭反应釜中，进行水热反应，水热反应气氛为空气，温度为210℃，反应时间为2小时，水热反应装填率为30％，反应结束后粉料清洗呈中性烘干，制成粉料E。
将6wt％聚四氟乙烯粉体和94wt％粉料E在混料机中混合均匀至粉料F，混合过程在聚四氟乙烯呈玻璃态的温度条件下进行。干燥的大气环境空气G(RH＝5％)经过15KW空压机压缩，冷干，干燥吸附，净化，干燥吸附过程为，采用两个内含分子筛的干燥吸附塔，分子筛总重400kg，两个塔交替工作和再生，交替时间为6分钟。干燥净化后的气体45℃预热后，通过喷管，进入半封闭型腔，被加速到超音速，形成极干燥空气的超音速射流H，露点-40℃。粉料F经过100℃预热加入到半封闭型腔中，被极干燥空气的超音速射流H摩擦剪切，粉料F中的聚四氟乙烯的分子链延展打开，同F中的粉体形成物理粘连，且不发生化学反应，获得粉料I；粉料I随气流被吹入固气分离塔中，分离塔内部有除尘滤芯，用以分离固体分料和气体，气体直接排出，滤芯上的粘附粉料被气锤吹震到下方的收料桶里，气锤的气体来源为净化后的干燥压缩空气旁路，通过间歇式释放压缩空气实现气锤功能。
粉料I加入到高速剪切机中，进行二次纤维化，出料后进入到螺杆挤出机中，挤出呈10条连续的粗条J，粗条J的直径为8mm，并进入到辊面温度为20℃的卧式冷辊压机进行一次减薄到0.8mm，减薄后进入到130℃的加热输送导轨中，边加热边上料进入到辊面温度为130℃卧式热辊压机中，进行二次减薄至30μm，并切去两边缘，制成成品的固态隔膜L，并收卷，切边料K回收后加入到高速剪切机中进行回用。图4为固态隔膜的表面SEM图，图5是固态隔膜的截面SEM图，固态隔膜由纤维状PTFE形成的缠结网络结构和塑性变形的PPS晶体颗粒组成的致密膜，孔隙率极低，该图中的孔隙率积分计算是3％。
金属锂电池组装：
组装：将上述PPS锂离子固态隔膜L/5μmPE多孔膜的双层复合结构锂离子固态隔膜、半干法9系高镍NCMA正极极片和覆锂铜箔负极叠片、焊接极耳、封装入壳，装配成未注液电池。注入浓度为0.6mol/L LiDFOB+0.6mol/L LiBF4有机系电解液，抽真空密封，制备成准固态金属锂电池。
实施例2：
将1质量份的NaCl溶解在9质量份去离子水中制成NaCl溶液，0.25质量份的四氯对苯醌与10质量份的交联态高结晶聚苯硫醚粉料(结晶度>60％)混合制成混合粉体C，将NaCl溶液与混合粉体C混合成浆料D，浆料D装入密闭反应釜中，进行水热反应，水热反应气氛为空气，温度为200℃，反应时间为3小时，水热反应装填率为40％，反应结束后粉料清洗呈中性烘干，制成粉料E。
将5wt％聚四氟乙烯粉体和95wt％粉料E在混料机中混合均匀至粉料F，混合过程在聚四氟乙烯呈玻璃态的温度条件下进行。干燥的大气环境空气G(RH＝8％)经过30KW空压机压缩，冷干，干燥吸附，净化，干燥吸附过程为，采用两个内含分子筛的干燥吸附塔，分子筛总重500kg，两个塔交替工作和再生，交替时间为8分钟。干燥净化后的气体50℃预热后，通过喷管，进入半封闭型腔，被加速到超音速，形成极干燥空气的超音速射流H，露点-45℃。粉料F经过120℃预热加入到半封闭型腔中，被极干燥空气的超音速射流H摩擦剪切，粉料F中的聚四氟乙烯的分子链延展打开，同F中的粉体形成物理粘连，且不发生化学反应，获得粉料I；粉料I随气流被吹入固气分离塔中，分离塔内部有除尘滤芯，用以分离固体分料和气体，气体直接排出，滤芯上的粘附粉料被气锤吹震到下方的收料桶里，气锤的气体来源为净化后的干燥压缩空气旁路，通过间歇式释放压缩空气实现气锤功能。
粉料I加入到高速剪切机中，进行二次纤维化，出料后进入到螺杆挤出机中，挤出呈连续厚饼J，连续厚饼J的直径为10mm，并进入到辊面温度为10℃的卧式冷辊压机进行一次减薄到1mm，减薄后进入到130℃的加热输送导轨中，边加热边上料进入到辊面温度为120℃卧式热辊压机中，进行二次减薄至35μm，并切去两边缘，制成成品的固态隔膜L，并收卷，切边料K回收后加入到高速剪切机中进行回用。
金属钠电池组装：
组装：将上述PPS钠离子固态隔膜L/5μm PE多孔膜的双层复合结构钠离子固态隔膜、半干法磷酸钒钠NVP正极极片和覆钠铝箔负极叠片、焊接极耳、封装入壳，装配成未注液电池。注入浓度为1mol/L NaPF4有机系电解液，抽真空密封，制备成准固态金属钠电池。
实施例3：
将2质量份的ZnCl2溶解在10质量份去离子水中制成ZnCl2溶液，0.3质量份的四氯对苯醌与10质量份的交联态高结晶聚苯硫醚粉料(结晶度>60％)混合制成混合粉体C，将ZnCl2溶液与混合粉体C混合成浆料D，浆料D装入密闭反应釜中，进行水热反应，水热反应气氛为氩气，温度为220℃，反应时间为1.5小时，水热反应装填率为50％，反应结束后粉料清洗呈中性烘干，制成粉料E。
将4wt％聚四氟乙烯粉体和96wt％粉料E在混料机中混合均匀至粉料F，混合过程在聚四氟乙烯呈玻璃态的温度条件下进行。干燥的大气环境空气G(RH＝6％)经过30KW空压机压缩，冷干，干燥吸附，净化，干燥吸附过程为，采用两个内含分子筛的干燥吸附塔，分子筛总重1000kg，两个塔交替工作和再生，交替时间为7分钟。干燥净化后的气体47℃预热后，通过喷管，进入半封闭型腔，被加速到超音速，形成极干燥空气的超音速射流H，露点-42℃。粉料F经过125℃预热加入到半封闭型腔中，被极干燥空气的超音速射流H摩擦剪切，粉料F中的聚四氟乙烯的分子链延展打开，同F中的粉体形成物理粘连，且不发生化学反应，获得粉料I；粉料I随气流被吹入固气分离塔中，分离塔内部有除尘滤芯，用以分离固体分料和气体，气体直接排出，滤芯上的粘附粉料被气锤吹震到下方的收料桶里，气锤的气体来源为净化后的干燥压缩空气旁路，通过间歇式释放压缩空气实现气锤功能。
粉料I加入到高速剪切机中，进行二次纤维化，出料后进入到螺杆挤出机中，挤出呈连续厚饼J，连续厚饼J的直径为7mm，并进入到辊面温度为25℃的卧式冷辊压机进行一次减薄到0.8mm，减薄后进入到130℃的加热输送导轨中，边加热边上料进入到辊面温度为130℃卧式热辊压机中，进行二次减薄至40μm，并切去两边缘，制成成品的固态隔膜L，并收卷，切边料K回收后加入到高速剪切机中进行回用。
金属锌电池组装：
组装：将20μm纤维素纸隔膜/上述PPS锌离子固态隔膜L/16μm PP亲水多孔膜的三明治复合结构锌离子固态隔膜、半干法MnO2正极极片和半干法锌粉负极叠片、焊接极耳、封装入壳，装配成未注液电池。注入浓度为3mol/L Zn(OTF)2水系电解液，抽真空密封，制备成准固态金属锌电池。
实施例4：
将3.5质量份的MgCl2溶解在9质量份去离子水中制成MgCl2溶液，0.45质量份的四氯对苯醌与11质量份的交联态高结晶聚苯硫醚粉料(结晶度>60％)混合制成混合粉体C，将MgCl2溶液与混合粉体C混合成浆料D，浆料D装入密闭反应釜中，进行水热反应，水热反应气氛为空气，温度为215℃，反应时间为3小时，水热反应装填率为30％，反应结束后粉料清洗呈中性烘干，制成粉料E。
将4wt％聚四氟乙烯粉体和96wt％粉料E在混料机中混合均匀至粉料F，混合过程在聚四氟乙烯呈玻璃态的温度条件下进行。干燥的大气环境空气G(RH＝6％)经过30KW空压机压缩，冷干，干燥吸附，净化，干燥吸附过程为，采用两个内含分子筛的干燥吸附塔，分子筛总重600kg，两个塔交替工作和再生，交替时间为8分钟。干燥净化后的气体45℃预热后，通过喷管，进入半封闭型腔，被加速到超音速，形成极干燥空气的超音速射流H，露点-40℃。粉料F经过130℃预热加入到半封闭型腔中，被极干燥空气的超音速射流H摩擦剪切，粉料F中的聚四氟乙烯的分子链延展打开，同F中的粉体形成物理粘连，且不发生化学反应，获得粉料I；粉料I随气流被吹入固气分离塔中，分离塔内部有除尘滤芯，用以分离固体分料和气体，气体直接排出，滤芯上的粘附粉料被气锤吹震到下方的收料桶里，气锤的气体来源为净化后的干燥压缩空气旁路，通过间歇式释放压缩空气实现气锤功能。
粉料I加入到高速剪切机中，进行二次纤维化，出料后进入到螺杆挤出机中，挤出呈连续厚饼J，连续厚饼J的直径为9mm，并进入到辊面温度为15℃的卧式冷辊压机进行一次减薄到0.9mm，减薄后进入到130℃的加热输送导轨中，边加热边上料进入到辊面温度为130℃卧式热辊压机中，进行二次减薄至40μm，并切去两边缘，制成成品的固态隔膜L，并收卷，切边料K回收后加入到高速剪切机中进行回用。
金属锌电池组装：
组装：将上述PPS镁离子固态隔膜L/5μm PE多孔膜的双层复合结构镁离子固态隔膜、半干法MoS2正极极片和金属镁箔负极叠片、焊接极耳、封装入壳，装配成未注液电池。注入浓度为1mol/L Mg(AlCl2EtBu)2/THF有机系电解液，抽真空密封，制备成准固态金属镁电池。
虽然以上已经详细说明了本发明及其优点，但是应当理解在不超出由所附的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下可以进行各种改变、替代和变换。而且，本发明的范围不仅限于说明书所描述的过程、设备、手段、方法和步骤的具体实施例。本领域内的普通技术人员从本发明的公开内容将容易理解，根据本发明可以使用执行与在此所述的相应实施例基本相同的功能或者获得与其基本相同的结果的、现有和将来要被开发的过程、设备、手段、方法或者步骤。因此，所附的权利要求旨在它们的范围内包括这样的过程、设备、手段、方法或者步骤。
Claims (11)
1.固态隔膜的制造设备，其特征在于，包括粉料处理系统、高速剪切机、螺杆挤出机、卧式冷辊压机、卧式热辊压机，
所述粉料处理系统包括依次连通的空压机、储气罐、冷干机、干燥吸附塔、净化柱，以及空气预热系统、粉料加热系统、超音速剪切混料机、气固分离塔；超音速剪切混料机具有半封闭型腔，所述净化柱的出气口与超音速剪切混料机的半封闭型腔的进气口连通，且空气预热系统设置在净化柱与超音速剪切混料机之间的空气管路上；所述粉料加热系统设置在超音速剪切混料机半封闭型腔的下料口处；所述超音速剪切混料机半封闭型腔的出料口通过管道与气固分离塔连通，气固分离塔的上部设有出气口、底部设有出料口、中部设有气锤进气孔；
经粉料处理系统处理的粉料被送入高速剪切机，经剪切后进入螺杆挤出机，所述卧式冷辊压机、卧式热辊压机依次设置在螺杆挤出机的下游，且卧式冷辊压机与卧式热辊压机之间设置加热输送导轨。
2.根据权利要求1所述的固态隔膜的制造设备，其特征在于，所述干燥吸附塔的数量为多个，多个干燥吸附塔并联设置，分别与冷干机出气口、净化柱进气口连通；所述气锤的气体来源为净化柱后的干燥压缩空气旁路，通过间歇式释放压缩空气实现气锤功能。
3.固态隔膜的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)制粉：
将金属氯化物A溶解在去离子水中制成溶液B，四氯对苯醌与聚苯硫醚粉料混合制成混合粉体C，将溶液B与混合粉体C混合成浆料D，浆料D装入密闭反应釜中，进行水热反应，反应结束后粉料清洗呈中性烘干，制成粉料E；
(2)纤维化：
将聚四氟乙烯粉体和粉料E在混料机中混合均匀至粉料F，混合过程在聚四氟乙烯呈玻璃态的温度条件下进行；
干燥的空气G经过空压机压缩、冷干、干燥吸附、净化、预热后，通过喷管，进入半封闭型腔，被加速到超音速，形成极干燥空气的超音速射流H；
粉料F经过预热加入到半封闭型腔中，被极干燥空气的超音速射流H摩擦剪切，粉料F中的聚四氟乙烯的分子链延展打开，同F中的粉体形成物理粘连，且不发生化学反应，获得粉料I；
粉料I随气流被吹入固气分离塔中，分离塔内部有除尘滤芯，用以分离固体粉料和气体，气体直接排出，滤芯上粘附的粉料被气锤吹震到下方的收料桶里；
(3)制膜：
粉料I加入到高速剪切机中，进行二次纤维化，出料后进入到螺杆挤出机中，挤出呈多条连续的粗条或连续厚饼J，并进入到卧式冷辊压机进行一次减薄，减薄后进入到加热输送导轨中，边加热边上料进入到卧式热辊压机中，进行二次减薄，并切去两边缘，制成成品的固态隔膜L，并收卷。
4.根据权利要求3所述的固态隔膜的制造方法，其特征在于：所述制粉工艺中的金属氯化物为氯化锂、氯化钠、氯化锌、氯化镁、氯化铝中的一种或几种的混合物；所述的聚苯硫醚粉料为交联态高结晶聚苯硫醚粉料，结晶度>60％，粉料的D50为3-25μm；所述的金属氯化物，去离子水，四氯对苯醌，聚苯硫醚的质量比为0-3:3-30:0.1-0.75:5-15；所述的水热反应釜内的气氛为空气或氩气，所述水热反应温度为150-250℃，所述水热反应时间为1-4小时；水热反应的体积填充率为20％-70％。
5.根据权利要求3所述的固态隔膜的制造方法，其特征在于：所述纤维化过程中，干燥空气G，其室温25℃下相对湿度(RH)<10％；所述的空压机的功率大于等于15kW；所述的极干燥空气的超音速射流H，其露点低于-40℃；所述干燥吸附过程为，采用多个内含分子筛的干燥吸附塔，分子筛总重>200kg，多个干燥吸附塔交替工作和再生，交替时间为3-12分钟。
6.根据权利要求3所述的固态隔膜的制造方法，其特征在于：所述纤维化过程中，进入喷管前的空气预热温度为30-60℃。
7.根据权利要求3所述的固态隔膜的制造方法，其特征在于：所述纤维化过程中，进入半封闭型腔中粉料F的预热温度为40-220℃。
8.根据权利要求3所述的固态隔膜的制造方法，其特征在于：所述制膜过程，多条连续的粗条或连续厚饼J，其形状由螺杆挤出机挤压头模具决定，连续粗条的直径或连续厚饼的厚度在3-12mm之间。
9.根据权利要求3所述的固态隔膜的制造方法，其特征在于：所述制膜过程，所述卧式冷辊压机的辊面温度为-10-30℃；所述一次减薄后的厚度为0.3-1.5mm。
10.根据权利要求3所述的固态隔膜的制造方法，其特征在于：所述制膜过程，所述加热输送导轨的温度为90-150℃；所述卧式热辊压机的辊面温度为110-160℃；所述二次减薄后的厚度为5-60μm。
11.根据权利要求5所述的固态隔膜的制造方法，其特征在于：连续化生产时，所述的空压机的功率为30kW以上。
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