[发明专利]全固态电池模具

说明书

本发明涉及一种全固态电池模具，加压组件用于提供压力，包括中空的内螺纹金属件和与之螺纹匹配的中空的外螺纹金属件；压力传导组件置于加压组件中，用于将加压组件提供的压力传导至置于全固态电池的电极和电解质；压力传导组件包括能够外接引线的棒状金属件；绝缘组件用于防止全固态电池短路，包括绝缘垫片和绝缘套管，绝缘垫片置于外接引线的棒状金属件与中空的内螺纹金属件之间，绝缘套管置于外接引线的棒状金属件与中空的外螺纹金属件之间。本发明除了具备电池模具所必需的密封性、内部绝缘性外，还无需配套设备就能提供最低0、最高200 MPa的压力，空间利用率高，并适用于最低‑90摄氏度、最高250摄氏度的测试和使用温度。

技术领域

本发明涉及一种化学电池模具，特别涉及一种全固态电池模具，属于全固态电池模具技术领域。

背景技术

全固态电池是由纯固态的正极、负极和电解质三部分按照一定的结构组成。因为全固态电池工作时，正极和负极会通过电解质进行固相的物质传输，因此需要对正极、负极和电解质施加高压力，以促进物质传输，从而改进全固态电池的电化学性能。例如文献（Applied Physics A, 2016, 122, 251）报道以配位氢化物为电解质的全固态电池需要100 MPa以上的压力才能表现出较好的电化学性能。

在现有技术中，商业化的扣式电池模具（如CR2032）依靠外壳的弹性提供压力，所以压力一般小于10 MPa；其他的一些电池模具（如中国专利，申请号CN201010604223.0；文献Nanotechnology, 2015, 26, 254001），由于采用弹簧产生压力，根据机械设计手册，也无法提供100 MPa以上的压力；压力可控型电池组装套件模具（中国专利，申请号CN201620521610.0）通过使用压力可控设备对上、下模芯施加压力来实现加压，但是，该模具需配套压力可控设备，而压力可控设备（如液压机）同时或部分存在以下几个缺点：（1）体积、重量大，（2）成本高，（3）不兼容高温条件，这导致批量化、系统化的全固态电池测试和使用无法实现。

发明内容

本发明旨在提供一种全固态电池模具，该模具除了具备电池模具所必需的密封性、内部绝缘性外，还无需配套设备就能提供高的压力，空间利用率高，适用度范围宽。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种全固态电池模具，包括加压组件、压力传导组件和绝缘组件，所述加压组件用于提供压力，包括中空的内螺纹金属件和与之螺纹匹配的中空的外螺纹金属件；压力传导组件置于加压组件中，用于将加压组件提供的压力传导至置于压力传导组件底部中的全固态电池的电极和电解质；所述压力传导组件包括能够外接引线的棒状金属件；绝缘组件用于防止全固态电池短路，包括绝缘垫片和绝缘套管，绝缘垫片置于外接引线的棒状金属件与中空的内螺纹金属件之间，绝缘套管置于外接引线的棒状金属件与中空的外螺纹金属件之间。

作为优选，加压组件提供的压力可以通过对其施加的扭矩的计算得到。

作为优选，加压组件包括一个桶装的内螺纹金属件和一个桶装的外螺纹金属件，其中的一个金属件的端面开有小孔，用于引出压力传导组件的引线，另一个金属件端面无孔。

作为优选，所述加压组件和压力传导组件的材料为铁、铜、铝及其合金中的一种。

作为优选，所述绝缘组件的材料为聚四氟乙烯、尼龙、聚醚醚酮及其衍生物中的一种。

作为优选，加压组件、压力传导组件和绝缘组件的连接处使用密封圈、密封脂进行密封。

本发明与现有技术相比，具有的有益效果是：（1）无需配套设备就可以可控提供高的压力，如不锈钢加压组件可提供200 MPa的压力；（2）空间利用率高，体积小，兼容批量化测试和使用，如当电极和电解质的直径为2厘米时，模具体积只有50立方厘米；（3）适用温度范围宽，如聚醚醚酮绝缘组件可用于最低-90摄氏度、最高250摄氏度的测试和使用温度。

附图说明