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        氧化物固態電解質窯爐的性能特點及優勢介紹

        • 作者:劉經理    來源:江蘇前錦企業集團公司    時間:2022/6/19    點擊:516

        氧化物固態電解質窯爐的

        主要技術參數:

        1、設計溫度:1300℃
        2、使用溫度:1200℃
        3、加熱元件:硅碳棒(陶瓷套管保護)
        4、氣氛環境:補充空氣或氧氣
        5、裝料匣缽數量:2列2層、3列2層、3列2層2排、3列2層3排




        窯爐特點:
        1、可用于氧化物固態電解質及其前驅體的煅燒
        2、結構特殊:采用和工業化生產氣氛輥道爐相同的爐膛結構、進排氣方式、匣缽排列方式,可為后期氣氛輥道爐生產時提供堅實、可靠的實驗數據。
        3、良好的溫度均勻性:因采用特殊的爐膛結構可使窯爐溫度均勻性≤±5℃
        3、爐膛采用高密度高純氧化鋁材質砌筑,可大大增加窯爐使用壽命
        4、爐膛底部及兩側多孔均勻進氣,可使爐膛內始終保持均勻的富氧環境。




        優點:
        1、排氣結構
        串聯多組煙囪連接,排除廢氣。加熱區頂部設置“l”型,落臟對策,防止產品污染。
        2、驅動部分
        立密封構建,萬向軸設計,更穩定有效。浮動式萬向節式驅動系統,有效的減少蛇形,生產無后顧之憂。
        3、爐內設計
        采用拱頂結構,堅固,內襯采用氧化鋁空心球,機械強度高,減輕爐體重量,節約材料,節省能源。
        4、爐內溫度和氣氛設計
        多點式壓力檢測,有效控制爐內氧含量,爐底多點均布進氣,側壁多點均布進氣,提供上下層產品所需氧分,產品燒成的一致性。進氣經過爐內預熱,了爐內溫度及氣氛均勻性。
        5、電器控制方式
        以各區為單位,檢測爐內溫度,并通過可控硅移相與脈沖相 結合的方式(scr)控溫,0-輸出可調節。
        6、安全裝置
        當發生溫度異常、動力超負荷、保險絲斷、變頻器異常、斷輥棒檢測等異常情況下時,報警燈亮、蜂鳴器響,觸摸屏顯示異常內容。


        固態電解質優勢



        (1)不易流動,不易燃燒,并且具有較高的熱穩定性,極大地提高了鋰電池的安全性;


        (2)具有更寬的電化學窗口、更高的電化學穩定性,可以適配更多具有高電壓的陰極材料;


        (3)使得薄膜化、微型化、柔性可彎折的鋰電池成為可能,極大提高鋰電池的體積能量密度;


        (4)可以有效抑制鋰電極上鋰枝晶的生長,極大提高鋰電池的能量密度;


        (5)具有優異的高低溫性能,可以在極端環境下使用;


        (6)方便鋰電池組動力能源系統的設計,使鋰電池的內部串聯成為可能。





        固態電解質分類



        全球正在研究的固態電解質主要包括聚合物電解質、氧化物電解質、硫化物電解質三大體系。其中,聚合物固態電解質最先實現應用,但具有電導率低、成本高的缺點;硫化物固態電解質電導率高,但穩定性難以保持,開發難度大;氧化物固態電解質能量密度高、穩定性優、循環壽命長、成本低,是我國固態電解質的主要研究方向。




        氧化物固態電解質可以分為晶態和非晶態,又稱為陶瓷和玻璃態。



        晶態氧化物固態電解質包括鈣鈦礦型、lisicon型、 nasicon 型、石榴石(garnet)型等。


        非晶態氧化物固態電解質由網絡形成氧化物(例如:p2o5、b2o3、sio2等)和網絡改性氧化物(如 li2o)所組成。網絡改性氧化物會進入由網絡形成氧化物相互連接形成的長程無序的巨分子鏈中,打破橋氧鍵,導致巨分子鏈長度降低,使得鋰離子能在這種網絡結構自由移動,因此材料具有一定的鋰離子電導率。非晶態氧化物固態電解質的研究熱點是用在薄膜電池中的lipon型電解質和部分晶化的非晶態材料。


        著作權歸作者所有。
        商業轉載請聯系作者獲得授權,非商業轉載請注明出處。
        鏈接:https://news.cnpowder.com.cn/62760.html 
        來源:中國粉體網


        氧化物固態電解質生產工藝


        為追求更高能量密度和更高安全性的儲能設備,必須用薄的固態電解質代替液態電解質。下面介紹幾種薄固態電解質的制造方法。




        幾種薄固態電解質的制造方法。



        溶液/漿料涂覆



        在各種制備方法中,溶液/漿料涂覆已被廣泛采用。溶液涂覆適合于固態聚合物電解質和含聚合物的復合電解質的制備;而漿料涂覆方法則適合于陶瓷固態電解質的制備,其粘合劑可以使固態電解質顆粒相互連接。



        通常,通過溶液/漿料涂覆可獲得兩種類型的樣品:1)自支撐的固態電解質,2)正極支撐的固態電解質。



        前者可通過簡單地將溶液/漿液倒入惰性模具中或通過刮刀涂覆在惰性基材上,通過調節溶液/漿液的體積和濃度來控制厚度;后者,可以通過將漿料直接涂覆在正極表面上來實現正極支撐的固態電解質。


        對于自支撐固態電解質,在將固化的固態電解質與模具或基材分離時,必須有一個厚度較大的層,該層的厚度必須超過30μm,以確保足夠的機械完整性。對于正極支撐的固態電解質,厚度可以減小到5~10μm。此外,這種方法也可進一步降低正極/固態電解質的界面電阻,從而實現更好的電化學性能。這期間需要篩選溶劑(考慮其沸點、化學穩定性、溶解性、極性)和粘結劑(種類和含量)。



        流延涂覆


        流延涂覆也稱為刮涂,已廣泛用于生產大而薄的陶瓷層。首先,將陶瓷固態電解質粉末與有機粘合劑一起分散或溶解在溶劑中。隨后,通過使用可調節的刮刀將均勻的漿料加載到柔性基板中。然后蒸發溶劑,得到厚度為20~1000μm的柔性陶瓷膜。為進一步改善陶瓷顆粒的互連性,通常使用熱壓工藝來降低溶劑蒸發后的界面電阻。在退火過程中,有機成分被蒸發,從而獲得了薄而致密的陶瓷固態電解質膜。刮涂的優點是重復該步驟可制備多層陶瓷固態電解質。



        溶液注入法


        溶液注入法是將含固態電解質的漿液或溶液注入多孔基材中,除去溶劑或惰性有機成分后,可獲得固態電解質薄膜。通常,所制備的固態電解質膜的厚度由多孔基材決定,而離子電導率受固態電解質和基材的影響很大。對于薄陶瓷固態電解質的制備,重點是尋找合適的溶劑。此外,在室溫或退火下,基材應對溶劑和固態電解質具有化學惰性。而且,為了減小襯底對離子電導率的影響,襯底應該具有一定的孔隙率;鍛哂休^高的耐熱性,并在退火條件下保持其柔韌性。



        熱壓



        熱壓是一種熱輔助工藝,應用于固態聚合物電解質和含粘結劑的陶瓷固態電解質制備中。施加的熱量可使聚合物或粘合劑熔化。在熱壓之前,需要充分混合聚合物/鋰鹽和陶瓷固態電解質/粘合劑,以形成均勻的混合物。對于陶瓷固態電解質的制備,粘合劑的引入可以增強固態電解質的柔韌性,然而,粘合劑將降低熱傳導的離子傳導性。因此,對于實際應用,應最小化固態電解質中的粘合劑含量,以平衡離子電導率和柔韌性。



        擠壓



        擠出工藝是從高粘度混合物中制備薄固態電解質的一種可擴展方法。在擠出之前,通過高溫下在混合室中混合聚合物/鋰或粘合劑/陶瓷固態電解質來獲得均勻的粘性糊劑。隨后,將電解質漿料通過流動通道進料并將電解質漿料擠出成薄電解質片。此外,擠壓工藝還可用于通過同時擠壓正極和固態電解質來制備正極支撐的固態電解質,稱為共擠出過程。該方法的優點是無溶劑處理和低孔隙率,從而消除了溶劑對某些固態電解質離子電導率的影響。與溶液/漿料涂覆方法相比,如何提高其產量是難點。


        3d打印



        由于3d打印具有以微米級精度構造3d結構的電極和電解質的能力,因此在能量存儲設備領域受到廣泛關注。得益于其在微尺度圖案上的打印精度,其應用已擴展到設計薄固態電解質。通過控制漿料中的固態電解質濃度和印刷圖案中的層數,可以輕松地調節所制備的固態電解質的厚度。



        其他方法



        例如,利用水熱法在石墨表面上生長latp固態電解質薄層。溶劑蒸發也已被證明是制備厚度小于50μm的薄固態電解質的有效技術。原位聚合是在負極和正極之間形成薄膜聚合物固態電解質的另一種方法方法。





         
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