[发明专利]一种应用于电池电解液筛选研究的高通量合成设备

说明书

一种应用于电池电解液筛选研究的高通量合成设备，属于锂、钠、钾离子电池领域，用于电解液组分调节。设备包括多通道源液罐、多通道液体流量控制泵、带悬臂的XYZ三轴滑台、与滑台配套的试管安装座、多孔试管架模块、试管、计算机端控制软件。通过本发明高通量合成设备可实现高通量实验研究，主要针对锂离子电池、钠离子电池、钾离子电池等电池领域电解液组分调节，适用于各种工业环境和实验室环境，电解液溶剂、添加剂和锂/钠/钾盐组分的高通量合成筛选工作，能够在极短时间内，自动化地完成大量不同组分电解液样品的配置，具备足够的精度和可靠性，能够极大地提高实验效率，同时，相对低廉的成本和设备的易维护性也同样。

技术领域

本发明涉及材料制备技术，特别是涉及一种高通量的电解液合成装置。

背景技术

材料基因组计划中的高通量实验方法，是一种新型高效的新材料研发方法。其核心思想是通过实验和检测手段的技术革新，实现在短时间内对大量材料样品的合成制备与性能筛选，极大提高实验研发效率，从而显著缩短研发周期，同时降低研发经费和减少人工劳动强度，是当前材料科研和应用领域发展的前沿技术。

电解液被称为锂离子电池的“血液”，对电池的各项性能(如能力密度、循环性能、倍率性能、储存性能、安全性能等)起着至关重要的作用素。目前常用电解液是由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料，在一定条件下、按一定比例配制而成的。电解液组成成分复杂，且根据使用的正、负极材料的不同，及对电池性能的要求不同有所变化。一般而言，电解液中的有机溶剂和锂盐可以通过化学分析等反向研究手段获得并仿制，但添加剂却很难分析。电解液配方作为核心技术掌握在电解液企业中，大多数电池生产企业只能通过购买成品的方式从电解液企业获得。但由于各企业使用的正负极材料配方、生产工艺、电池性能设计指标的不同，往往需要对购回的电解液进行成分调节。另外，为了提升核心竞争力和降低原材料成本，电池生产企业也存在自主研发电解液的需求，但电解液的研发和配方调整都涉及大量的实验工作，人工劳动强度大，且耗时漫长。为了提高研发效率，基于高通量实验的思路，设计一种能自动化地、精确地一次制备大量电解液样本的方法。

发明内容

本发明针对电池电解液，主要是锂离子电池电解液的实验研发领域，旨在提供一种操作方便、精确可靠的电解液样本高通量制备技术。主要应用场景是新型电解液配方的研发和针对不同电池材料、工艺、性能要求的电解液配方调整。适用于各科研机构和电池生产企业、电解液生成企业等相关行业机构。

一种应用于电池电解液筛选研究的高通量合成设备，其特征在于本设备包括：多通道源液罐、多通道液体流量控制泵、带悬臂的XYZ三轴滑台、与滑台配套的试管安装座、多孔试管架模块、试管、计算机端控制软件；其中，与源液罐相同数量的输液管的一端分别伸入各个多通道源液罐中，另一端经过多通道液体流量控制泵的泵头，安装在带悬臂的XYZ三轴滑台的悬臂端，输液管开口对准下方；试管放入多孔试管架模块中，然后固定到与滑台配套的试管安装座上，此时，开口向下的输液管正好对准其中一个试管的顶部，计算机端控制软件安装在计算机上，计算机通过RS-485总线分别与多通过液体流量控制泵和带悬臂的XYZ三轴滑台连接；多通道源液罐：用于盛放合成电解液所需的源液，默认配置8个；多通道液体流量控制泵，用于精确控制从各个源液罐中输入试管中的源液体积，可以根据精度要求选择使用蠕动泵或注射泵，默认配置8个；带悬臂的XYZ三轴滑台，用于控制移动注液管管头的位置，对准不同的试管孔；与滑台配套的试管安装座，用于固定安装多孔试管架模块，同时使用内置热/冷源控制试管温度；多孔试管架模块，包括24孔、48孔、96孔、192孔等多孔试管架模块，试管容积从最小2ml至最大10ml，用于盛装合成的不同成分的电解液样品；一套计算机端控制软件，主要用于控制多通道液体流量控制泵和带悬臂的XYZ三轴滑台，实现向不同试管孔中注入设定的各种源液的体积；当应用于锂离子电池电解液配置或其它因隔绝水、氧环境的电解液配置时，该设备应工作在手套箱中或干燥室中。