[发明专利]一种氧化物固体电解质膜片制备用窑具材料及薄板式窑具的制备工艺

说明书

本发明公开了一种氧化物固体电解质膜片制备用窑具材料及薄板式窑具的制备工艺，窑具材料包括如下质量比的组分：粉体55‑65%；溶剂15‑25%；造孔剂10‑15%；分散剂0.8‑1.5%；粘结剂4‑8%；增塑剂2‑12%；消泡剂0.04‑0.08%；所述粉体包括80‑90wt%的主料和10‑20wt%的辅料，所述主料为氧化铝陶瓷粉，所述辅料包括电熔刚玉粉、高纯硅微粉、电熔莫来石。本发明制得的窑具强度高、纯度高、抗侵蚀、具有一定气孔、表面平整度高、高温时不与电解质材料发生反应，适用于氧化物固体电解质膜片的制备工艺。

技术领域

本发明涉及窑具材料，特别涉及一种氧化物固体电解质膜片制备用窑具材料及薄板式窑具的制备工艺。

背景技术

锂离子电池是一种充电电池，主要依靠锂离子在正负极之间来回移动进行工作，广泛应用于手机、电脑等电子产品。目前，商用锂离子电池主要包含两种类型，一种是采用液态电解质的锂离子电池，另一种是采用凝胶电解质的锂离子电池。由于有机液体电解质在低温环境中电导率会显著下降，在高温环境中则容易挥发、燃烧，因此目前诸多研究机构正在进行固态锂离子电池的研发。固态锂离子电池具有体积小、安全性高并能够在更宽的温度范围内正常工作的优点。

固体电解质膜片是固态锂离子电池的核心元器件，其具有较高的离子电导率，较宽的电化学窗口，适配于各种电极材料。按照成分的不同，分为聚合物、氧化物、硫化物电解质。其中，固相合成法制备的氧化物类固体电解质材料更易于固态电池的商业化，其是由氧化物类固体电解质粉体经成型、热处理、精加工步骤制备得到的。

但是，氧化物电解质膜片存在制备工艺复杂的问题，尤其是成型后的热处理工艺。热处理工艺中涉及排胶和烧结两个环节，这两个环节中都需要用到窑具，而氧化物电解质膜片的制备工艺也对窑具材料提出了新的要求。

目前，窑具材料为普通的耐火材料，如：堇青石承烧板、莫来石承烧板，但是这类普通耐火材料都存在一些匹配问题。堇青石含Mg元素，高温时扩散易对电解质材料产生侵蚀，影响电解质材料的纯度和室温离子电导率。莫来石承烧板表面粗糙度高，电解质膜片生坯与其接触后，表面容易产生凹凸不平的缺陷，进而影响后续正负极材料的涂覆，有待改进。

发明内容

针对上述技术缺陷，本发明的目的是提供一种氧化物固体电解质膜片制备用窑具材料，其具有一定孔隙率，且其具有强度高、纯度高、抗侵蚀、表面平整度高、高温时不与电解质材料发生反应等优点，适用于氧化物固体电解质膜片的制备工艺。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种氧化物固体电解质膜片制备用窑具材料，包括如下质量比的组分：

粉体 55-65%；

溶剂 15-25%；

造孔剂 10-15%；

分散剂 0.8-1.5%；

粘结剂 4-8%；

增塑剂 2-12%；

消泡剂 0.04-0.08%；

所述粉体包括80-90wt%的主料和10-20wt%的辅料；所述主料为氧化铝陶瓷粉，所述辅料包括质量比为(20-30):(40-50):(20-30)的电熔刚玉粉、高纯硅微粉、电熔莫来石。

通过采用上述技术方案，氧化铝陶瓷粉是以氧化铝为主体的陶瓷材料，成分为Al₂O₃-CaO-SiO₂；电熔刚玉粉是以电熔法制成的刚玉质耐火原料，以氧化铝为主要成分；高纯硅微粉是一种坚硬、耐磨、化学性能稳定的硅酸盐矿物，以二氧化硅为主要成分；电熔莫来石的主要成分是3Al₂O₃·2SiO₂。