CN208336405U - 一种固态电解质的生产系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种固态电解质的生产系统,固态电解质包括膜材和溶解在膜材中的电解质盐,生产系统包括用于制备膜材的第一装置、用于将电解质盐溶解在膜材中制得固态电解质的第二装置,第一装置包括用于提供高分子溶液的第一供料组件、与第一供料组件连通的静电纺丝组件、具有接收面的接收装置,静电纺丝组件具有纺丝喷嘴,纺丝喷嘴朝向接收面设置。本实用新型可以批量制备固态电解质,制得的固态电解质具有三维连通的界面且界面积高,从而可以实现离子快速的在正极与负极之间传导,从而显著提高室温离子电导率,该固态电解质的室温离子电导率高达10‑3 S/cm以上,并且,该固态电解质均一性好、稳定性好且厚度薄。

Description

一种固态电解质的生产系统
技术领域
本实用新型涉及一种固态电解质的生产系统。
背景技术
过去20年,伴随着便携式消费电子产业的飞速发展,锂离子电池由于能量密度高,循环性能及倍率性能良好,商业化取得了巨大成功。然而,过去几十年不断发生的锂离子电池安全事故一直是领域内的隐忧。
锂离子电池因为发生内部短路或其他原因导致的电池内部温度过高会发生起火爆炸的隐患,最主要的原因是使用了高温易燃的有机电解液作为锂离子导电网络。所以,一旦电池内部温度因为各种原因(比如电池内部短路)达到有机溶剂的燃点,就会引发电池的起火,甚至爆炸,电池能量密度越高,危害越大。这个安全问题早在锂离子电池诞生之初就已经存在。近数十年来的研究认为,发展全固态锂离子电池,有可能从根源上解决这个安全隐患。
具体而言,在全固态电池中,由于没有易燃易分解的有机溶剂,电池的安全性能就可以得到大幅提升,同时电池也不会有漏液,电解液干涸,气胀等影响电池电化学性能的问题。而且,全固态电池的质量更小,体积能量密度更高,电池的设计组装也更加灵活。因此,发展不易燃烧的全固态锂离子电池是发展高安全性、高能量密度、高功率密度、长循环寿命的下一代电池的必然选择。
现有技术中的固态电解质膜通常是采用刮涂法制备,该方法制得的固态电解质薄膜不具有三维连通的界面,且比界面积小,电导率较差。此外,该方法不适于无机颗粒含量高的固态电解质的制备。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种用于新的聚合物固态电解质的生产系统。
为解决以上技术问题,本实用新型采用如下技术方案:
一种固态电解质的生产系统,所述固态电解质包括膜材和溶解在所述膜材中的电解质盐,所述生产系统包括用于制备膜材的第一装置、用于将电解质盐溶解在所述的膜材中制得所述的固态电解质的第二装置,所述的第一装置包括用于提供高分子溶液的第一供料组件、与所述第一供料组件连通的静电纺丝组件、具有接收面的接收装置,所述静电纺丝组件具有纺丝喷嘴,所述纺丝喷嘴朝向所述接收面设置。
优选地,所述的接收装置为滚筒接收装置、平面接收装置和水溶液接收装置中的任意一种或两种以上的组合。
根据本实用新型的一个具体且优选实施方式,所述接收装置为滚筒接收装置,所述滚筒接收装置包括能够绕自身轴线转动地设置的滚筒。
优选地,所述的静电纺丝喷嘴与所述的接收面的间距为5~30cm。
优选地,所述的纺丝喷嘴、所述的接收装置二者相对能够滑动地设置,且滑动方向为所述接收装置的轴向、长度方向或宽度方向。
优选地,所述的静电纺丝喷嘴的出液口呈圆形或狭缝形。
根据一个优选实施方式,所述的第一装置还包括用于配制和/或供应无机颗粒分散液的第二供料组件、与所述第二供料组件连通的静电喷雾组件,所述静电喷雾组件具有喷雾喷嘴,所述的喷雾喷嘴朝向所述的接收面设置。
进一步地,所述的静电纺丝喷嘴和所述的静电喷雾喷嘴肩并肩设置。
进一步地,所述的静电纺丝喷嘴的喷射方向与所述的静电喷雾喷嘴的喷射方向成大于或等于0°而小于90°的夹角。
进一步地,所述的喷雾喷嘴、所述接收装置相对能够滑动地设置,且滑动方向为所述的接收装置的轴向、长度方向或宽度方向。
进一步地,所述的静电喷雾喷嘴的出液口呈圆形或狭缝形。
优选地,所述的静电纺丝喷嘴的出液口和所述的静电喷雾喷嘴的出液口呈狭缝形,其中狭缝型有较高的产能。采用狭缝结构的出液口可以使得喷射到接收面上的高分子溶液和无机颗粒分散液分布更加均匀。
优选地,所述的第一装置包括用于对膜材进行加压处理使其更致密的加压装置。
优选地,所述的第二装置包括用于将所述的电解质盐的溶液喷射到所述的膜材上的喷射装置,或者包括浸渍装置,所述浸渍装置包括用于盛放电解质盐的溶液和供膜材浸渍其中的浸渍容器。
优选地,所述的第一装置还包括设置在所述的接收装置上的负电荷发生装置。
由于以上技术方案的实施,本实用新型与现有技术相比具有如下优势:
本实用新型可以批量制备固态电解质,制得的固态电解质具有三维连通的界面且界面积高,从而可以实现离子快速的在正极与负极之间传导,从而显著提高室温离子电导率,该固态电解质的室温离子电导率高达10-3 S/cm以上,并且,该固态电解质均一性好、稳定性好且厚度薄。此外,本实用新型的系统广泛适于各种无机颗粒含量的固态电解质的制备。
附图说明
附图1为实施例1的结构示意图;
附图2为实施例2的结构示意图;
其中,1、接收装置;2、负电荷发生装置;3、第一供料组件;31、高分子溶液储罐;32、高分子溶液输送管道;33、泵;4、纺丝喷嘴;5、第二供料组件;51、无机颗粒分散液储罐;52、无机颗粒分散液输送管道;53、泵;54、磁力搅拌器;6、喷雾喷嘴。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本实用新型做进一步详细说明。应理解,这些实施例是用于说明本实用新型的基本原理、主要特征和优点,而本实用新型不受以下实施例的限制。
实施例1
本实施例提供一种固态电解质的生产系统,固态电解质包括膜材和溶解在膜材中的电解质盐,生产系统包括用于制备膜材的第一装置、用于将电解质盐溶解在膜材中制得固态电解质的第二装置。
如附图1所示,第一装置包括用于提供高分子溶液的第一供料组件3、与第一供料组件3连通的静电纺丝组件、具有接收面的接收装置1、设置在接收装置1上的负电荷发生装置2、用于对膜材进行加压处理使其更致密的加压装置。加压装置可以采用滚压机。
接收装置1为滚筒接收装置、平面接收装置和水溶液接收装置中的任意一种或两种以上的组合。优选地,接收装置1为滚筒接收装置,滚筒接收装置包括能够绕自身轴线转动地设置的滚筒,进行喷射时,滚筒保持旋转状态。
本实用新型中的接收装置1可以采用本领域的惯常结构和惯常实施方式进行设置。
静电纺丝组件具有纺丝喷嘴4,纺丝喷嘴4朝向接收面设置。纺丝喷嘴4、接收装置1二者相对能够滑动地设置,且滑动方向为接收装置1的轴向、长度方向或宽度方向,优选地,纺丝喷嘴4能够沿着滚筒接收装置1的滚筒的轴向往复运动。
纺丝喷嘴4与接收面的间距为5~30cm。
静电纺丝喷嘴4的出液口呈圆形或狭缝形。优选为狭缝形,狭缝型有较高的产能。采用狭缝结构的出液口可以使得喷射到接收面上的高分子溶液分布更加均匀。
本实用新型中的静电纺丝组件也可以采用本领域的惯常结构和惯常实施方式进行设置。
第一供料组件3包括高分子溶液储罐31、与高分子溶液储罐31和静电纺丝组件相连接的高分子溶液输送管道32、设置在所述的高分子溶液输送管道32上的泵33。高分子溶液输送管道32和静电纺丝组件之间的连接方式也可以采用本领域的惯常结构和惯常实施方式进行连接。
本实用新型中的负电荷发生装置2和加压装置也可以采用本领域的惯常结构和惯常实施方式进行设置。
第二装置包括用于将电解质盐的溶液喷射到膜材上的喷射装置,或者包括浸渍装置,浸渍装置包括用于盛放电解质盐的溶液和供膜材浸渍其中的浸渍容器。
本实用新型的喷射装置或浸渍装置也可以采用本领域的惯常结构和惯常实施方式进行设置。
本实施例制得的固态电解质包含三维连通的界面且界面积大于等于1×104 cm2/cm3,室温离子电导率大于等于1.0×10-4S/cm。
实施例2
如图2所示,结构基本上与实施例1相同,不同之处在于:
实施例2的第一装置还包括用于配制和/或供应无机颗粒分散液的第二供料组件5、与第二供料组件5连通的静电喷雾组件,静电喷雾组件具有喷雾喷嘴6,喷雾喷嘴6朝向接收面设置。
喷雾喷嘴6、接收装置1相对能够滑动地设置,且滑动方向为接收装置1的轴向、长度方向或宽度方向,优选地,喷雾喷嘴6能够沿着滚筒接收装置1的滚筒的轴向往复运动。
纺丝喷嘴4和喷雾喷嘴6肩并肩设置,其中,喷嘴肩并肩是指纺丝喷嘴沿着滚筒的轴向运行所形成的平面与喷雾喷嘴沿着滚筒的轴向运行所形成的平面重合。
纺丝喷嘴4的喷射方向与喷雾喷嘴6的喷射方向成大于或等于0°而小于90°的夹角。
喷雾喷嘴6的出液口呈圆形或狭缝形,优选为狭缝形,其中狭缝型有较高的产能。采用狭缝结构的出液口可以使得喷射到接收面上的高分子溶液和无机颗粒分散液分布更加均匀。
本实用新型中的静电喷雾组件也可以采用本领域的惯常结构和惯常实施方式进行设置。
第二供料组件5包括无机颗粒分散液储罐51、与无机颗粒分散液储罐51和静电喷雾组件相连接的无机颗粒分散液输送管道52、设置在所述的无机颗粒分散液输送管道52上的泵53、设置在无机颗粒分散液储罐51中的磁力搅拌器54。
无机颗粒分散液输送管道52和静电喷雾组件之间的连接方式也可以采用本领域的惯常结构和惯常实施方式进行连接。
本实施例制得的膜材中包含无机颗粒,无机颗粒能够增加膜材的比界面积,从而使得固态电解质的室温离子电导率更好。本实施例的装置适于制备无机颗粒含量为0~95wt%的固态电解质。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点,其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施,并不能以此限制本实用新型的保护范围,凡根据本实用新型精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种固态电解质的生产系统,其特征在于:所述固态电解质包括膜材和溶解在所述膜材中的电解质盐,所述生产系统包括用于制备膜材的第一装置、用于将电解质盐溶解在所述的膜材中制得所述的固态电解质的第二装置,所述的第一装置包括用于提供高分子溶液的第一供料组件(3)、与所述第一供料组件(3)连通的静电纺丝组件、具有接收面的接收装置(1),所述静电纺丝组件具有纺丝喷嘴(4),所述纺丝喷嘴(4)朝向所述接收面设置。
2.根据权利要求1所述的固态电解质的生产系统,其特征在于:所述的接收装置(1)为滚筒接收装置、平面接收装置和水溶液接收装置中的任意一种或两种以上的组合。
3.根据权利要求2所述的固态电解质的生产系统,其特征在于:所述接收装置(1)为滚筒接收装置,所述滚筒接收装置包括能够绕自身轴线转动地设置的滚筒。
4.根据权利要求1所述的固态电解质的生产系统,其特征在于:所述的纺丝喷嘴(4)与所述的接收面的间距为5~30cm。
5.根据权利要求1所述的固态电解质的生产系统,其特征在于:所述的纺丝喷嘴(4)、所述的接收装置(1)二者相对能够滑动地设置,且滑动方向为所述接收装置(1)的轴向、长度方向或宽度方向。
6.根据权利要求1所述的固态电解质的生产系统,其特征在于:所述的第一装置还包括用于配制和/或供应无机颗粒分散液的第二供料组件(5)、与所述第二供料组件(5)连通的静电喷雾组件,所述静电喷雾组件具有喷雾喷嘴(6),所述的喷雾喷嘴(6)朝向所述的接收面设置。
7.根据权利要求6所述的固态电解质的生产系统,其特征在于:所述的纺丝喷嘴(4)和所述的喷雾喷嘴(6)肩并肩设置。
8.根据权利要求6或7所述的固态电解质的生产系统,其特征在于:所述的纺丝喷嘴(4)的喷射方向与所述的喷雾喷嘴(6)的喷射方向成大于或等于0°而小于90°的夹角。
9.根据权利要求6所述的固态电解质的生产系统,其特征在于:所述的喷雾喷嘴(6)、所述接收装置(1)相对能够滑动地设置,且滑动方向为所述的接收装置(1)的轴向、长度方向或宽度方向。
10.根据权利要求1所述的固态电解质的生产系统,其特征在于:所述的第一装置包括用于对膜材进行加压处理使其更致密的加压装置。
11.根据权利要求1所述的固态电解质的生产系统,其特征在于:所述的第二装置包括用于将所述的电解质盐的溶液喷射到所述的膜材上的喷射装置,或者包括浸渍装置,所述浸渍装置包括用于盛放电解质盐的溶液和供膜材浸渍其中的浸渍容器。
12.根据权利要求1所述的固态电解质的生产系统,其特征在于:所述的第一装置还包括设置在所述的接收装置(1)上的负电荷发生装置(2)。
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