[发明专利]一种用于制备固态电解质材料的多模块真空设备

说明书

一种用于制备固态电解质材料的多模块真空设备，主要包括熔炼模块、快淬模块、铸锭模块、喷雾模块，熔炼模块包括熔炼室和设于熔炼室内的感应熔炼装置，感应熔炼装置具有浇口，并设有驱动机构和翻转机构，翻转机构能在驱动机构的驱动下翻转并带动感应熔炼装置从浇口倾倒出熔液；感应熔炼装置还设有转动机构，用于调整浇口的位置，当感应熔炼装置的浇口对应快淬模块，设备处于快淬模式；当感应熔炼装置的浇口对应喷雾模块，设备处于喷雾模式；当感应熔炼装置的浇口对应铸锭模块，设备处于铸锭模式。该设备具有三种工作模式，快淬工作模式和喷雾工作模式可以获得小粒径、粒度集中的固态电解质材料；铸锭工作模式可以铸成一定尺寸的铸坯金属材料。

技术领域

本发明涉及固态电解质制备的技术领域，具体涉及一种用于制备固态电解质材料的多模块真空设备。

技术背景

随着煤炭和石油等传统化石能源的过度使用，能源危机、环境污染及生态问题等问题凸显。锂离子电池具有能量密度高、电化学窗口宽、环境友好等优势，被视为最具竞争力的电化学储能技术之一，在储能中的应用越来越广泛。但众所周知，动力电池直接对应新能源车产品的性价比，而能量密度是动力电池的关键指标，基于液体电解质的锂离子电池将难以满足10年后的能量密度需求。固态电池采用不可燃的固态电解质替换可燃性的有机液态电解质，能大幅度提升电池系统的安全性，同时能够更好适配高能量正负极并减轻系统重量，实现能量密度同步提升。在固态电池的车用领域方面，以丰田、比亚迪等为代表的车企则投入了大量人力物力，且目前在该领域处于领先地位。

固态电池的产业化进程与电芯制备工艺、制备环境有关。在制备工艺方面，固态电解质膜柔韧性不佳，以叠片为主的固态电池组装难以实现；在制造装备方面，与传统锂离子电池的制备相比，生产固态电池需定制涂布、封装设备，需严格控制制备环境，对外围环境要求较高。

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解质，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解质大批量、高效生产的制造设备。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种高效的、能实现批量化生产的制备固态电解质材料的多模块真空设备，该设备具有快淬模式、喷雾模式、铸锭模式三种工作模式，快淬工作模式和喷雾工作模式可以获得小粒径、粒度集中的固态电解质材料；铸锭工作模式可以铸成一定尺寸的铸坯金属材料。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

提供一种用于制备固态电解质材料的多模块真空设备，主要包括熔炼模块、快淬模块、铸锭模块、喷雾模块，其中：

熔炼模块包括熔炼室和设于熔炼室内的感应熔炼装置，所述感应熔炼装置具有浇口，并设有驱动机构和翻转机构，翻转机构能在驱动机构的驱动下翻转并带动感应熔炼装置从浇口倾倒出熔液；

所述感应熔炼装置还设有转动机构，转动机构用于调整感应熔炼装置的浇口的位置，当感应熔炼装置的浇口对应快淬模块，则设备处于快淬模式；当感应熔炼装置的浇口对应喷雾模块，则设备处于喷雾模式；当感应熔炼装置的浇口对应铸锭模块，则设备处于铸锭模式。

进一步地，