固體電解質隔膜和電化學裝置的制作方法

本技術涉及固體電解質隔膜和電化學裝置。

背景技術：

1、固體電解質通常具有對鋰離子、鈉離子等特定離子的傳導性能。與液態電解質不同，固體電解質更加安全，具有不可燃或者難燃的特點，在同樣單位面積上能夠承受更大容量的電流，可以促成電池的快充快放。此外，固體電解質還可充當正負極之間的隔膜，防止正負極的之間發生短路，對于電池的安全具有重要的意義。現有的固體電解質主要可分為聚合物固體電解質、氧化物固體電解質和硫化物固體電解質三類。其中，氧化物固體電解質因為具有防腐性能相對優越，受氧氣和水的影響通常很小，而且其質地堅硬，具有良好的力學性能的特點，相比于其他兩種固體電解質具有更廣闊的商業化前景。

2、一般來說，固體電解質的電導率和厚度成反比、和面積成正比：即厚度越薄，電導率越高；正負極面積越大，電導率越高。目前市面上流行的鋰離子電池正負極隔膜展開后的長度可以達到3-4米，面積可以達到20-30平方分米甚至更高，而現有的氧化物固體電解質制件工藝尚無法達到這個尺寸。在現有技術中，諸如鈣鈦礦型、nasicon型、(llzo)石榴石型、lisicon型、lipon型或者beta-氧化鋁等氧化物固體電解質均采用高溫燒制工藝進行制件，很薄而且大尺寸的制件經過高溫燒制和低溫收縮以后很容易發生扭曲變形、甚至破裂。厚度在0.5毫米左右的氧化物固體電解質片材一次成型的尺寸很難超過60毫米。這顯然與前述池正負極隔膜的20-30平方分米尺寸具有很大的差距。而采用框架拼接多片固體電解質形成大尺寸固體電解質隔膜的做法，框架與固體電解質的拼接處目前則無法保證其密封性，在電池的高溫和強腐蝕環境中，拼接處極易產生微流道或縫隙。

技術實現思路

1、本實用新型的主要目的在于固體電解質提供一種密封性好的固體電解質隔膜。

2、為了實現上述目的，本實用新型第一方面提供一種固體電解質隔膜，包括：

3、一片或多片氧化物固體電解質的片材，和

4、注塑包覆在所述片材邊緣的框架，所述框架材質為聚醚醚酮注塑物或聚苯硫醚注塑物。

5、本實用新型第一方面的一些實施例中，多片片材通過所述框架平鋪或層疊地拼接。

6、本實用新型第一方面的一些實施例中，在所述的片材表面上注塑有一條或多條加強筋，所述加強筋材質為聚醚醚酮注塑物或聚苯硫醚注塑物。

7、本實用新型第一方面的一些實施例中，所述框架包覆片材邊緣寬度為1.0-2.5mm。

8、本實用新型第一方面的一些實施例中，所述的氧化物固體電解質為分子篩基氧化物固體電解質或陶瓷基氧化物固體電解質。

9、本實用新型第一方面的一些實施例中，氧化物固體電解質選自nasicon型固體電解質、lisicon型固體電解質、石榴石型固體電解質、lipon型固體電解質或beta-氧化鋁固體電解質。

10、本實用新型第一方面的一些實施例中，所述的框架與片材具有粘接的界面。

11、本實用新型的第二方面涉及電化學裝置，含有一個或多個以上任一所述的固體電解質隔膜。

12、本實用新型第二方面的一些實施例中，所述的電化學裝置為化學電池或電化學反應器。

13、本實用新型第二方面的一些實施例中，包括材質為工程塑料的腔體，所述的固體電解質隔膜的框架與所述的腔體通過塑料焊接連接。

14、本實用新型第二方面的一些實施例中，一個或多個固體電解質隔膜將腔體分隔成一個或多個正極腔體，以及分隔成一個或多個負極腔體。

15、本實用新型第二方面的一些實施例中，

16、所述的正極腔體設置有一塊或多塊隔板，以將正極腔體分隔成多個正極隔腔，和/或

17、所述的負極腔體設置有一塊或多塊隔板，以將負極腔體分隔成多個負極隔腔。

18、本實用新型第二方面的一些實施例中，還包括用于添加正極電解液的第一通道和用于添加負極電解液的第二通道，第一通道與所述的正極腔體連通，第二通道與所述的負極腔體連通。

19、本實用新型的固體電解質隔膜中，框架與氧化物固體電解質之間能夠形成密封性良好的粘接界面，并且能夠耐高溫和耐腐蝕，使得固體電解質隔膜整體能夠適應于電化學反應的強腐蝕和高溫環境，不會發生泄露。通過本實用新型的結構可以用于獲得更大尺寸固體電解質隔膜，其同樣也具有密封性能好、耐高溫、耐腐蝕的優點。該固體電解質隔膜可被廣泛的用于各種電化學裝置中。

技術特征：

1.固體電解質隔膜，其特征在于包括：

2.如權利要求1所述的固體電解質隔膜，其特征在于多片片材通過所述框架平鋪或層疊地拼接。

3.如權利要求1所述的固體電解質隔膜，其特征在于在所述的片材表面上注塑有一條或多條加強筋，所述加強筋材質為聚醚醚酮注塑物或聚苯硫醚注塑物。

4.如權利要求1所述的固體電解質隔膜，其特征在于所述框架包覆片材邊緣寬度為1.0-2.5mm。

5.如權利要求1所述的固體電解質隔膜，其特征在于所述的氧化物固體電解質為分子篩基氧化物固體電解質或陶瓷基氧化物固體電解質。

6.如權利要求1或5所述的固體電解質隔膜，其特征在于所述的氧化物固體電解質選自nasicon型固體電解質、lisicon型固體電解質、石榴石型固體電解質、lipon型固體電解質或beta-氧化鋁固體電解質。

7.如權利要求1所述的固體電解質隔膜，其特征在于所述的框架與片材具有粘接的界面。

8.電化學裝置，含有一個或多個權利要求1～7任一所述的固體電解質隔膜。

9.如權利要求8所述的電化學裝置，其特征在于所述的電化學裝置為化學電池或電化學反應器。

10.如權利要求9所述的電化學裝置，其特征在于包括材質為工程塑料的腔體，所述的固體電解質隔膜的框架與所述的腔體通過塑料焊接連接。

11.如權利要求10所述的電化學裝置，其特征在于一個或多個固體電解質隔膜將腔體分隔成一個或多個正極腔體，以及分隔成一個或多個負極腔體。

12.如權利要求11所述的電化學裝置，其特征在于：

13.如權利要求12所述的電化學裝置，其特征在于還包括用于添加正極電解液的第一通道和用于添加負極電解液的第二通道，第一通道與所述的正極腔體連通，第二通道與所述的負極腔體連通。

技術總結
本技術涉及固體電解質隔膜和電化學裝置，固體電解質隔膜中包括一片或多片氧化物固體電解質的片材，和注塑包覆在所述片材邊緣的框架，所述框架材質為聚醚醚酮注塑物或聚苯硫醚注塑物。本技術的固體電解質隔膜中，框架與氧化物固體電解質之間能夠形成密封性良好的粘接界面，并且能夠耐高溫和耐腐蝕，使得固體電解質隔膜整體能夠適應于電化學反應的強腐蝕和高溫環境，不會發生泄露。通過本技術的結構可以用于獲得更大尺寸固體電解質隔膜，其同樣也具有密封性能好、耐高溫、耐腐蝕的優點。該固體電解質隔膜可被廣泛的用于各種電化學裝置中。

技術研發人員：俞麒峰,張彩云
受保護的技術使用者：蘇州云逸航空復合材料結構有限公司
技術研發日：20231229
技術公布日：2024/10/21