[发明专利]一种固态电解质材料的制备方法

说明书

一种固态电解质材料的制备方法，采用真空快淬方法来制备固态电解质材料，首先，对固态电解质材料的原料进行真空感应熔炼，然后通过高速旋转的快淬辊对熔融状态的熔液急速冷却实施快淬，得到固态电解质材料。本制造方法采用真空快淬设备来实施，能实现固态电解质材料的大批量、安全、高效生产。为避免固态电解质材料及其原料接触大气或水分发生反应导致危险或影响材料品质，原料进料、熔炼、材料出料过程都在隔绝外部大气和水分的环境中进行，并在工作区域内设置氧气和水分监测仪器。在制造固态电解质材料时，通过调整快淬辊装置的辊速以及冷却速度来控制固态电解质材料的结晶状态和粒径尺寸，获得多晶、微晶或非晶状态的固态电解质材料。

技术领域

本发明涉及固态电池的固态电解质材料制备的技术领域，具体涉及一种固态电解质材料的制备方法。

技术背景

随着能源危机和环境污染问题的日益突显，人们对清洁、可再生能源的需求越来越迫切。在众多储能技术中，电化学储能技术，即电池的使用受到人们越来越多的关注。电池储能具有高效、规模可调的特点，既可整合于电力系统作为能量储存单元，也可用于移动通讯、新能源汽车等领域，为人类生活质量的提高提供源源不断的能量支持。全固态电池用固态电解质代替液态有机电解液，而固态电解质不可燃、无腐蚀、不挥发、不存在漏液问题，因而全固态电池具有固有安全性和更长的使用寿命，同时固态电池具有更高的能量密度、高温低温稳定性及结构上更紧凑。

固态电解质的大规模制备一直是现今的一大难题，许多先进的制备方法仍然停留在实验室上，而现有的商业化生产技术也难以进行大规模生产，这也是导致固态电池昂贵的主要原因之一。

现阶段对于固态电解质的制备，一种方法是在严格控制水分的环境中，将电解质材料溶于溶剂中，快速搅拌使其充分分散；再取高分子量的PEO缓慢加入到上述混合液中，加热并搅拌混合物成为均匀的浆状物为止，然后再采用涂覆工艺，将浆料涂覆在基材上，经过干燥、压片进而完成制备，但是这样难以实现低成本、大规模、高效率的生产。

另一种提出采用多腔室镀膜技术，通过物理气相沉积的方法，采用串联的真空腔室分别沉积相应的膜层，通过循环重复沉积，将相关膜层重复许多次堆叠来获得高能量密度，这种采用与生产平板显示器和光伏太阳能电池相似的薄膜沉积工艺制造固态电池电解质；还有一种是提出采用球磨的方法对固态电解质材料进行微粒化，以高能球磨处理混合后的起始原料，球磨一定时间后得到固态电池电解质材料，球磨工艺耗时长、产量低、成本高，无法实现大规模量产。

因此，亟待研发一种能实现固态电池电解质材料的大批量、安全、高效生产的固态电池电解质材料的制备方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种高效的、适合于量产应用的制备固态电解质材料的方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

提供一种固态电解质材料的制备方法，是一种采用真空快淬工艺制备固态电解质材料的方法，具体包括如下步骤：

S1、真空感应熔炼：在感应熔炼装置中对固态电解质材料的原料进行真空感应熔炼；

S2、真空快淬：通过高速旋转的快淬辊装置对熔融状态的熔液急速冷却实施快淬，得到固态电解质材料。

进一步地，步骤S2的真空快淬过程具体包括：

S201、浇注：通过翻转机构将感应熔炼装置翻转倾倒，将装置内的熔液浇注至中间包；

S202、快淬：熔液通过中间包流出并落至高速旋转的快淬辊装置的辊面上，辊面的线速度1～100m/s范围内，同时控制辊面的圆跳动控制在3μm以内，以获得小粒径、粒度分布集中的固态电解质材料。