[发明专利]一种介质阻挡放电等离子体快速去除石榴石型固态电解质表面碳酸锂的发生装置及其方法

说明书

本发明公开了一种介质阻挡放电等离子体快速去除石榴石型固态电解质表面碳酸锂的发生装置及其方法，涉及石榴石型固态电解质表面处理技术领域。底座设置有电机座，电机座上设置有电机，底座支撑有发生装置的自动翻料壳体，自动翻料壳体一侧设置有进气管，底部一侧设置有排料管，排料管上设置有排气阀，自动翻料壳体顶部有进料管，电机输出轴通过连接装置与搅拌装置连接，搅拌装置转动设置在自动翻料壳体内。采用介质阻挡放电等离子体改性处理所述石榴石型固态电解质粉末，去除表面碳酸锂，使用溶液浇铸法将其浇筑成膜，使得电解质膜的界面兼容性改善。通过电机驱动搅拌装置进行自动翻料，使得物料更加均匀，得到的石榴石型固态电解质更加纯净。

技术领域

本发明涉及石榴石型固态电解质表面处理技术领域，尤其涉及一种介质阻挡放电等离子体快速去除石榴石型固态电解质表面碳酸锂的发生装置及其方法。

背景技术

电动汽车和储能系统的不断发展要求二次电池具有更高的能量密度和安全性能，对开发高能量密度锂离子电池的需求比以往任何时候都更为迫切。此外，有机液体电解液的使用使锂离子电池面临漏液和爆炸等的安全隐患。在提高能量密度的同时增强锂离子电池的安全性能，是下一代锂离子电池的研究热点。事实证明，用不易燃的固体电解质代替液体电解质来制造固态锂金属电池是从根本上消除电池着火危险的最佳方案，同时也能提高电池的能量密度。

各种固态锂离子导体，包括聚合物和无机材料，已被广泛用作固态锂离子电池的固体电解质。作为全固态电池的关键组件，长期以来研究典型的固态电解质，包括锂磷氧氮（LiPON）、钙钛矿型、NASICON型、硫化物型和石榴石型材料。石榴石型固态电解质因其具有高室温离子电导率（＞10⁻³Scm⁻¹）、宽电化学窗口（V）以及对锂金属良好的化学稳定性等优点而备受关注。然而，石榴石型固态电解质易与空气中水和二氧化碳反应生成表面锂离子绝缘的碳酸锂（Li₂CO₃）杂质，导致其界面电阻高和电化学性能差，从而限制了其在固态电池中的应用。

为了改善石榴石型固态电解质化学稳定性，去除石榴石型固态电解质表面碳酸锂（Li₂CO₃）是非常必要的，研究者们对此提出了众多解决方案，通常包括：机械打磨以及高温热处理。但是，用砂纸打磨不仅不能够完全去除表面碳酸锂（Li₂CO₃）杂质还会引入新的杂质。高温热处理一方面需要数小时的升温和降温，非常耗时；另一方面高温也会带来锂挥发的风险，从而导致石榴石型固态电解质的分解。

CN112331907A中公开了一种等离子体界面修饰石榴石复合固态电解质的方法，其公开的方法是采用等离子体对石榴石型复合固态电解质表面进行活化处理，改善了石榴石型复合固态电解质与固态电极的兼容性，降低了石榴石型复合固态电解质的界面阻抗，提升固态电池性能，其活化过程只对有机无机复合的复合固态电解质表面进行有机物清洁和原位化学生生成氮化锂（Li₃N），无法从根本上去除石榴石型固态电解质无机粉体表面的碳酸锂（Li₂CO₃）杂质。

另一方面，现有的低温等离子体反应装置反应腔体功能比较单一，为使得处理效果更好，通常需要人工对其进行翻料，费时费力。因此，迫切需要一种简单易行的发生装置和方法，对石榴石型固态电解质表面进行保护，从而为开发高能量密度高安全性固态电池铺平道路。

发明内容

本发明提供一种介质阻挡放电等离子体快速去除石榴石型固态电解质表面碳酸锂的发生装置及其方法，解决现有技术中石榴石型固态电解质表面处理的低温等离子发生装置难以自动翻料、人工翻料费时费力且不均匀，且处理方法复杂的问题。