一种用于固态电池的层状结构包覆方法与流程

本发明涉及固态电池，尤其涉及一种用于固态电池的层状结构包覆方法。

背景技术：

1、固态电池是一种电池，其电解质为固态材料，与传统的液态电解质电池相比，具有更高的安全性、更长的循环寿命、更高的能量密度等诸多优势，被视为未来电池科技的希望之光；但由于固态电解质与电极材料直接仅能够进行点对点的接触，因此使得固态电解质的离子电导率明显低于液态电解质或半固态电解质。

2、中国专利公开号：cn116936914a，公开了一种固态锂离子电池；其技术点是通过复合的层状固态电解质结构，结合五价元素以及二价元素掺杂效果的不同，构成了以五价掺杂的卤化物固态电解质作为内层、二价元素掺杂卤化物固态电解质作为外层包覆层的多层结构，提高卤化物固态电解质层的离子电导率；由此可见，由于目前的采用聚合物固态电解质、硫化物晶态固体电解质以及氧化物固态电解质均存在不同程度的缺陷，因此层状结构式固态电解质是实现固态电池量产的重要手段之一，然而，现在技术中的采用的固态电解质包覆均匀性差，使固态电解质的包覆层厚度不均匀，严重影响固态电解质的离子电导率，极易引起固态电池的超温，导致固态电池的热稳定性降低。

技术实现思路

1、为此，本发明提供一种用于固态电池的层状结构包覆方法，用以克服现有技术中层状结构固态电解质的包覆层厚度不均匀，导致固态电池的热稳定性降低的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供一种用于固态电池的层状结构包覆方法，包括，

3、步骤s1，将选取的外层材料加入溶解液中，加热并搅拌所述溶解液使所述外层材料溶解，制备形成包覆液；

4、步骤s2，将预冷后的待包覆电解质的内层粉体材料投入至所述包覆液中并伴随搅拌，以预设降温曲线控制包覆液降温，通过图像采集装置获取内层粉体材料的实时粉体粒径并计算实时粒径增长速度，确定是否调整所述预设降温曲线的实时降温速率以对预设降温曲线修正，使外层材料从包覆液析出并包覆在内层粉体材料表面形成层状包覆材料；

5、步骤s3，将所述层状包覆材料与所述包覆液分离，将分离后的层状包覆材料均匀平铺后进行烘干并加热，通过热成像装置实时采集加热后的层状包覆材料的热成像图像，并在热成像图像中通过温度边界确定若干粉体颗粒作为层状包覆材料的样品，根据热成像图像中的各样品的温度衰减均匀度确定单品包覆均匀度，并根据单品包覆均匀度修正预设降温曲线的总降温时长，并根据修正后的总降温时长对预设降温曲线调整；

6、步骤s4，将层状包覆材料加入球磨机中进行表面打磨处理，筛选除去打磨粉尘，并在冲淋清洗后再次烘干，完成内层粉体材料的层状结构包覆。

7、进一步地，在所述步骤s2中，设置有标准包覆粉体粒径范围，获取所述预设降温曲线的总降温时长与内层粉体材料的初始粉体粒径，根据标准包覆粉体粒径范围与初始粉体粒径计算增长粒径范围，根据增长粒径范围与总降温时长计算标准粒径增长速度范围；

8、其中，使用数值范围计算时分别以数值范围的最小值和最大值进行计算，以计算得出对应的范围。

9、进一步地，在所述步骤s2中，通过所述图像采集装置获取内层粉体材料的实时图像，并在实时图像中选取若干内层粉体材料的粉体粒径，计算选取的各内层粉体材料的粉体粒径的平均值作为当前采集时刻的内层粉体材料的实时粉体粒径；

10、计算当前采集时刻内层粉体材料的实时粉体粒径与上一采集时刻内层粉体材料的实时粉体粒径的差值，并用所述差值除当前采集时刻至上一采集时刻之间的间隔时长，得到实时粒径增长速度。

11、进一步地，在所述步骤s2中，设置有标准降温速率，若实时粒径增长速度低于标准粒径增长速度范围的最小值，将在预设降温曲线上获取对应位置的曲线斜率作为实时降温速率，并对实时降温速率进行判定，

12、若实时降温速率为零，将以标准降温速率修正预设降温曲线的对应位置；

13、若实时降温速率小于零，将根据实时粒径增长速度与标准粒径增长速度范围的最小值调整实时降温速率减小，并以减小调整后的实时降温速率修正预设降温曲线的对应位置；

14、其中，k’=k×（vs/vb），k’为减小调整后的实时降温速率，k为获取对应位置的实时降温速率，vs为实时粒径增长速度，vb为标准粒径增长速度范围的最小值；

15、其中，预设降温曲线的对应位置为所述图像采集装置当前采集时刻至下一采集时刻之间的间隔对应的曲线部分。

16、进一步地，在所述步骤s2中，若实时粒径增长速度高于标准粒径增长速度范围的最大值，将预设降温曲线的实时降温速率调整为零，并修正预设降温曲线的对应位置。

17、进一步地，在所述步骤s2中，若实时粒径增长速度在标准粒径增长速度范围内，则不对所述预设降温曲线进行调整修正。

18、进一步地，在所述步骤s3中，通过所述热成像装置实时采集加热后的层状包覆材料的热成像图像，并在热成像图像中通过温度边界确定若干粉体颗粒作为层状包覆材料的样品，分别计算各样品的温度衰减均匀度，并以各样品的温度衰减均匀度的平均值作为单品包覆均匀度。

19、进一步地，在所述步骤s3中，设置有标准冷却时长以及对应的标准灰度差，计算任一样品的温度衰减均匀度的过程包括，

20、在所述层状包覆材料的冷却过程中获取初始的热成像图像与冷却时长达到标准冷却时长的时刻的热成像图像；

21、分别在两热成像图像进行灰度转化并在两热成像图像中确定待计算样品的图像位置；

22、分别计算两热成像图像中样品的图像位置内两两对应像素点的灰度差值，得到若干像素灰度差值；

23、计算若干像素灰度差值的平均值；

24、将任一像素灰度差值与所述平均值做差，得到实时灰度差；

25、若实时灰度差小于等于标准灰度差，则将对应的像素点进行标记；

26、确定标记的像素点的标记数量；

27、确定样品的图像位置内的全部像素点数量；

28、计算标记数量与全部像素点数量的比值，作为该样品的温度衰减均匀度。

29、进一步地，在所述步骤s3中，设置有标准包覆均匀度，根据标准包覆均匀度对计算的单品包覆均匀度进行判定，若单品包覆均匀度大于等于标准包覆均匀度，则不对所述预设降温曲线的总降温时长进行修正。

30、进一步地，在所述步骤s3中，若单品包覆均匀度小于标准包覆均匀度，则将所述预设降温曲线的总降温时长修正增大，并根据修正后的总降温时长对预设降温曲线进行等比例拉伸，完成对预设降温曲线的修正；

31、其中，tj’=tj ×[1+（ab-ao）/ab]，式中，tj’为修正后的总降温时长，tj为修正前的总降温时长，ab为标准包覆均匀度，ao为单品包覆均匀度。

32、与现有技术相比，本发明的有益效果在于，通过将选取的外层材料进行溶解，再以析出的方式包覆在内层粉体材料表面上，能够做到粉体材料的纳米级包覆，同时以预设降温曲线控制包覆液降温，能够准确地控制析出晶体包覆的精准性，提高包覆精度，并根据获取内层粉体材料的实时粒径增长速度，以及包覆完成后的温度衰减均匀度对预设降温曲线进行实时与后置反馈的调整，进一步提高了以预设降温曲线控制进行包覆的准确性，从而使层状结构固态电解质的包覆层厚度均匀可控，进而提高固态电池电解质的热稳定性。

33、进一步地，通过对内层粉体材料的实时粒径增长速度，不仅能够确定整体的包覆尺寸情况，也能够使任一粉体颗粒自身的包覆均匀性提升，同时还可以保障包覆层的质地密实，减小外层材料因溶解度析出的不稳定性而影响包覆层生成的问题，从而使层状结构固态电解质的包覆层厚度质地均匀可控，提高固态电解质的整体性能。