[发明专利]一种利用固态电解质组装成固态电池的组装设备及该固态电解质电导率的测试方法

说明书

本发明公开了一种利用固态电解质组装成固态电池的组装设备及该固态电解质电导率的测试方法。所述测试方法包括：步骤a，将固态电解质粉末制作成固态电解质薄片；步骤b，使用固态电池的组装设备将固态电解质薄片组装成固态电池，并对固态电池施加压力一段时间；步骤c，对不同温度下的固态电池进行交流阻抗测试，得到不同温度的固态电解质的EIS曲线，从EIS曲线中读取固态电解质的阻抗值；步骤d，根据固态电解质的阻抗值，通过公式：计算得出固态电解质的电导率。本发明仅利用固态电池组装设备以及压机就可以测得固态电解质的电导率，所得结果与传统的喷金测试方法相当，但是所涉及到的材料均价格低廉，且样品制备过程简单。

技术领域

本发明涉及电池设备生产技术领域，具体涉及一种利用固态电解质组装成固态电池的组装设备及该固态电解质电导率的测试方法。

背景技术

当前社会对锂离子电池的需求量持续增长，而传统锂离子电池存在较多问题，其能量密度较低，安全性能较差，多次电池燃烧爆炸提醒着人们锂离子电池的安全性能有待提高，而传统锂离子电池采用液态电解质，其中的电解液均为有机溶剂，易燃易爆，因此要想彻底解决锂离子电池的安全性问题，全固态锂离子电池研发迫在眉睫，而制备具有高电导率高电化学稳定性的固态电解质成为关键，目前由日本科学家Yuki Kato[1]等人制备的Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3，具有与液态电解质相当的离子电导率，达到2.5X10-2S/cm，其固态电解质电导率测试方法较为复杂昂贵，具体步骤为：先在高压下将固态电解质粉末压片，之后将得到的固态电解质薄片表面喷金，最后将喷过金的电解质薄片置于阻塞电极中，进行交流阻抗测试，根据阻抗值计算出该电解质的离子电导率。这种固态电解质电导率测试方法过程复杂，需要贵金属金粉溅射至电解质材料表面，成本较高。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种利用固态电解质组装成固态电池的组装设备及该固态电解质电导率的测试方法，结构简单，成本低廉，且测得的电解质阻抗值与真实值之间偏差较小。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种利用固态电解质组装成固态电池的组装设备，包括用于放置固态电解质薄片的中空的外壳，用于固定电解质片以及传导交流电上阻塞电极、下阻塞电极，所述上阻塞电极通过密封栓与外壳活动连接，所述下阻塞电极与外壳活动连接；所述上阻塞电极、下阻塞电极的端部设置有用于绝缘的垫片。

作为本发明的一个优选的技术方案：所述上阻塞电极与下阻塞电极由不锈钢材料制成，并在端部外侧设置有螺丝，所述螺丝用于与外部的交流电路连接；所述外壳内部上方和下阻塞电极上方设置有O型密封圈；所述外壳由PEEK材料制成，所述垫片、密封栓由聚四氟乙烯材料制成。

本发明还提供了一种固态电解质电导率的测试方法，包括以下步骤：步骤a，在无水无氧的环境中将固态电解质粉末制作成固态电解质薄片；步骤b，使用上述技术方案所述的固态电池的组装设备将步骤a中的固态电解质薄片组装成固态电池，并对固态电池施加压力一段时间；步骤c，用电化学工作站对不同温度下的固态电池进行交流阻抗测试，得到不同温度的固态电解质的EIS曲线，从EIS曲线中读取固态电解质的阻抗值；步骤d，根据固态电解质的阻抗值，通过公式：

计算得出固态电解质的电导率；

其中,σ为电解质的电导率(S/cm)，

S为电解质片的面积(cm2)，

L为电解质片的厚度(cm)，

R为从交流阻抗图得到的电解质阻抗值(Ω)。

作为本发明的一个优选的技术方案：所述步骤a中固态电解质薄片制作过程为：将固态电解质粉末放置到压片模具中，对压片模具施加压力后并保压一段时间后，脱模得出固态电解质薄片；所述制作过程均在充满惰性气体的密闭容器中进行。