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CN109473722A - 一种制造圆柱形固体电池的方法 - Google Patents

一种制造圆柱形固体电池的方法 Download PDF

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Publication number
CN109473722A
CN109473722A CN201811079074.3A CN201811079074A CN109473722A CN 109473722 A CN109473722 A CN 109473722A CN 201811079074 A CN201811079074 A CN 201811079074A CN 109473722 A CN109473722 A CN 109473722A
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CN
China
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sleeve
solid
powder
sleeves
solid electrolyte
Prior art date
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Application number
CN201811079074.3A
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Inventor
叶张军
张玉花
周晓政
张文魁
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhejiang Jima Energy Technology Co Ltd
Original Assignee
Zhejiang Jima Energy Technology Co Ltd
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Publication date
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    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
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Abstract

本发明涉及一种制造圆柱形固体电池的方法，包括如下步骤：一号套筒为电池外壳，将一号套筒套在二号套筒上，在一号套筒内壁与二号套筒外壁之间形成的一号填料区内填入粉末正极材料或粉末负极材料，对其进行压实动作形成固体正极或固体负极；将二号套筒从一号套筒内取出，再将三号套筒放入一号套筒内，三号套筒与固体正极或固体负极之间形成的二号填料区中填入粉末固体电解质；将粉末电解质进行压实后在其中部填入粉末负极材料或粉末正极材料；将其进行压实处理后经管式炉中烧结，一号套筒内的固体正极、固体负极与固体电解质成为一体；对其进行封装引极后成为电池，本发明采用固体电解质作为导电介质具有能量密度高、安全新能高等优点。

Description

一种制造圆柱形固体电池的方法
技术领域
本发明涉及电池制备技术领域，具体而言，涉及一种制造圆柱形固体电池的方法。
背景技术
圆柱锂电池是指圆柱型锂电池，比如常见的型号有14650、17490、18650、21700、26650等，圆柱锂电池广泛应用于，笔记本电脑、数码相机、照明灯具、玩具产品、电动工具、便携式移能源等领域。
普通的圆柱锂电池基本采用液态电解质作为导电介质，且该生产工艺比较复杂，对电池基体的要求较高，电池的能量密度非常低，且液态的锂电池存在泄露的隐患，对锂电池的安全使用造成一定影响。
常规的锂离子电池的能量密度较低，150-200Wh/kg，并且安全性较低，极端的使用环境下容易爆炸起火，对人身安全造成影响，固态电池能量密度高，200-500Wh/kg，安全性非常高，不爆炸起火。
发明内容
本发明的目的在于提供一种制造圆柱形固体电池的方法，相对于传统锂电池以液态电解质为导电介质具有能量密度高、安全新能高等优点。
本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现，一种制造圆柱形固体电池的方法，包括如下步骤：
S1：一号套筒作为电池外壳，一号套筒底部设置有固定底板，固定底板的中部设置有凸起，将一号套筒套在二号套筒上，二号套筒底端中部设置有凹槽，且二号套筒的凹槽与固定底板的凸起相配合使用，一号套筒内壁与二号套筒外壁之间形成一号填料区；
S2：在步骤S1中的一号填料区中填入粉末正极材料或粉末负极材料；
S3：采用一次热压方式将步骤S2中的粉末正极材料或负极材料压密实，一次热压成型后形成固体正极或固体负极；
S4：将二号套筒从一号套筒内取出，再将三号套筒放入一号套筒内，三号套筒与步骤S3形成的固体正极或固体负极之间形成二号填料区；
S5：在步骤S4形成的二号填料区中填入粉末固体电解质；
S6：采用二次热压方式将粉末固体电解质压密实，二次热压成型后的粉末固体电解质成为固体电解质；
S7：将三号套筒从从一号套筒内取出，步骤S6形成的固体电解质中间区域形成三号填料区；
S8：在步骤S7中的三号填料区内填入粉末负极材料或粉末正极材料；
S9：采用三次热压方式将步骤S8中的粉末负极材料或粉末正极材料压密实，三次热压成型后也形成固体负极或固体正极；
S10：将含有固体正极、固体负极、固体电解质的一号套筒放入管式炉中进行烧结，并在管式炉中充入惰性气体进行保护；所述的惰性气体为N2或Ar；
S11：经过步骤S10烧结后将管式炉中的温度降至室温，降温后一号套筒内的固体正极、固体负极与固体电解质成为一体；
S12：对经过步骤S11后一号套筒的上端采用与一号套筒相同材质的材料进行封装，一号套筒下端的凸起通过引流体引出电池的正极或负极，一号套筒的上端即为负极或正极，极性引出后即成为固态电池。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中的一号套筒为空心圆柱形结构；所述步骤S1中的二号套筒形状结构与一号套筒相同，二号套筒的直径小于一号套筒的直径。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S4中三号套筒的套筒形状结构与二号套筒相同，三号套筒的直径小于二号套筒的直径。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2、步骤S8中的粉末正极材料由正极活性物质、Sp、Ks-6、PVDF与粉末固体电解质组成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2、步骤S8中的粉末负极材料由N材质与粉末固体电解质组成；所述N材质为C、Si、S与SiO2中的一种。
作为本发明的一种优选技术方案，所述粉末固体电解质包括Li、A元素和S；所述的A元素为P、Si、Ge、Al和B元素中的至少一种；所述的B元素为Cl、Br和I中的至少一种。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中一次热压方式、步骤S6中二次热压方式、步骤S9中三次热压方式的热压压力均为5MPa-50MPa，热压温度均为40-150℃。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S10中的烧结温度为500-1200℃，升温速率为1-10℃/min，保压时间为1-6h。
本发明通过固体电解质作为导电介质相对于传统锂电池以液态电解质为导电介质具有能量密度高、安全新能高等优点。
参考以下详细说明更易于理解本申请的上述以及其他特征、方面和优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明S1-S12步骤的流程图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
如图1所示，一种制造圆柱形固体电池的方法，包括如下步骤：
S1：一号套筒作为电池外壳，一号套筒底部设置有固定底板，固定底板的中部设置有凸起，将一号套筒套在二号套筒上，二号套筒底端中部设置有凹槽，且二号套筒的凹槽与固定底板的凸起相配合使用，一号套筒内壁与二号套筒外壁之间形成一号填料区；
S2：在步骤S1中的一号填料区中填入粉末正极材料或粉末负极材料；
S3：采用一次热压方式将步骤S2中的粉末正极材料或负极材料压密实，一次热压成型后形成固体正极或固体负极；
S4：将二号套筒从一号套筒内取出，再将三号套筒放入一号套筒内，三号套筒与步骤S3形成的固体正极或固体负极之间形成二号填料区；
S5：在步骤S4形成的二号填料区中填入粉末固体电解质；
S6：采用二次热压方式将粉末固体电解质压密实，二次热压成型后的粉末固体电解质成为固体电解质；
S7：将三号套筒从从一号套筒内取出，步骤S6形成的固体电解质中间区域形成三号填料区；
S8：在步骤S7中的三号填料区内填入粉末负极材料或粉末正极材料；
S9：采用三次热压方式将步骤S8中的粉末负极材料或粉末正极材料压密实，三次热压成型后也形成固体负极或固体正极；
S10：将含有固体正极、固体负极、固体电解质的一号套筒放入管式炉中进行烧结，并在管式炉中充入惰性气体进行保护；所述的惰性气体为N2或Ar；
S11：经过步骤S10烧结后将管式炉中的温度降至室温，降温后一号套筒内的固体正极、固体负极与固体电解质成为一体；
S12：对经过步骤S11后一号套筒的上端采用与一号套筒相同材质的材料进行封装，一号套筒下端的凸起通过引流体引出电池的正极或负极，一号套筒的上端即为负极或正极，极性引出后即成为固态电池。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中的一号套筒为空心圆柱形结构；所述步骤S1中的二号套筒形状结构与一号套筒相同，二号套筒的直径小于一号套筒的直径。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S4中三号套筒的套筒形状结构与二号套筒相同，三号套筒的直径小于二号套筒的直径。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2、步骤S8中的粉末正极材料由正极活性物质、Sp、Ks-6、PVDF与粉末固体电解质组成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2、步骤S8中的粉末负极材料由N材质与粉末固体电解质组成；所述N材质为C、Si、S与SiO2中的一种。
作为本发明的一种优选技术方案，所述粉末固体电解质包括Li、A元素和S；所述的A元素为P、Si、Ge、Al和B元素中的至少一种；所述的B元素为Cl、Br和I中的至少一种。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中一次热压方式、步骤S6中二次热压方式、步骤S9中三次热压方式的热压压力均为5MPa-50MPa，热压温度均为40-150℃。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S10中的烧结温度为500-1200℃，升温速率为1-10℃/min，保压时间为1-6h。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本实施例提供一种制造圆柱形固体电池的方法，包括如下步骤：
S1：一号套筒作为电池外壳，一号套筒底部设置有固定底板，固定底板的中部设置有凸起，将一号套筒套在二号套筒上，二号套筒底端中部设置有凹槽，且二号套筒的凹槽与固定底板的凸起相配合使用，一号套筒内壁与二号套筒外壁之间形成一号填料区；
S2：在步骤S1中的一号填料区中填入粉末正极材料；
S3：采用一次热压方式将步骤S2中的粉末正极材料压密实，一次热压成型后形成固体正极；
S4：将二号套筒从一号套筒内取出，再将三号套筒放入一号套筒内，三号套筒与步骤S3形成的固体正极之间形成二号填料区；
S5：在步骤S4形成的二号填料区中填入粉末固体电解质；
S6：采用二次热压方式将粉末固体电解质压密实，二次热压成型后的粉末固体电解质成为固体电解质；
S7：将三号套筒从从一号套筒内取出，步骤S6形成的固体电解质中间区域形成三号填料区；
S8：在步骤S7中的三号填料区内填入粉末负极材料；
S9：采用三次热压方式将步骤S8中的粉末负极材料压密实，三次热压成型后也形成固体负极；
S10：将含有固体正极、固体负极、固体电解质的一号套筒放入管式炉中进行烧结，并在管式炉中充入惰性气体进行保护；所述的惰性气体为Ar；
S11：经过步骤S10烧结后将管式炉中的温度降至室温，降温后一号套筒内的固体正极、固体负极与固体电解质成为一体；
S12：对经过步骤S11后一号套筒的上端采用与一号套筒相同材质的材料进行封装，一号套筒下端的凸起通过引流体引出电池的正极，一号套筒的上端即为负极，极性引出后即成为固态电池。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中的一号套筒为空心圆柱形结构；所述步骤S1中的二号套筒形状结构与一号套筒相同，二号套筒的直径小于一号套筒的直径。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S4中三号套筒的套筒形状结构与二号套筒相同，三号套筒的直径小于二号套筒的直径。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2、步骤S8中的粉末正极材料由正极活性物质、Sp、Ks-6、PVDF与粉末固体电解质组成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2、步骤S8中的粉末负极材料由N材质与粉末固体电解质组成；所述N材质为C。
作为本发明的一种优选技术方案，所述粉末固体电解质为Li2S-P2S5。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中一次热压方式、步骤S6中二次热压方式、步骤S9中三次热压方式的热压压力均为5MPa，热压温度均为40℃。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S10中的烧结温度为500℃，升温速率为1℃/min，保压时间为1h。
实施例2
本实施例提供一种制造圆柱形固体电池的方法，包括如下步骤：
S1：一号套筒作为电池外壳，一号套筒底部设置有固定底板，固定底板的中部设置有凸起，将一号套筒套在二号套筒上，二号套筒底端中部设置有凹槽，且二号套筒的凹槽与固定底板的凸起相配合使用，一号套筒内壁与二号套筒外壁之间形成一号填料区；
S2：在步骤S1中的一号填料区中填入粉末负极材料；
S3：采用一次热压方式将步骤S2中的粉末负极材料压密实，一次热压成型后形成固体负极；
S4：将二号套筒从一号套筒内取出，再将三号套筒放入一号套筒内，三号套筒与步骤S3形成的固体负极之间形成二号填料区；
S5：在步骤S4形成的二号填料区中填入粉末固体电解质；
S6：采用二次热压方式将粉末固体电解质压密实，二次热压成型后的粉末固体电解质成为固体电解质；
S7：将三号套筒从从一号套筒内取出，步骤S6形成的固体电解质中间区域形成三号填料区；
S8：在步骤S7中的三号填料区内填入粉末正极材料；
S9：采用三次热压方式将步骤S8中的粉末正极材料压密实，三次热压成型后也形成固体正极；
S10：将含有固体正极、固体负极、固体电解质的一号套筒放入管式炉中进行烧结，并在管式炉中充入惰性气体进行保护；所述的惰性气体为Ar；
S11：经过步骤S10烧结后将管式炉中的温度降至室温，降温后一号套筒内的固体正极、固体负极与固体电解质成为一体；
S12：对经过步骤S11后一号套筒的上端采用与一号套筒相同材质的材料进行封装，一号套筒下端的凸起通过引流体引出电池的负极，一号套筒的上端即为正极，极性引出后即成为固态电池。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中的一号套筒为空心圆柱形结构；所述步骤S1中的二号套筒形状结构与一号套筒相同，二号套筒的直径小于一号套筒的直径。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S4中三号套筒的套筒形状结构与二号套筒相同，三号套筒的直径小于二号套筒的直径。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2、步骤S8中的粉末正极材料由正极活性物质、Sp、Ks-6、PVDF与粉末固体电解质组成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2、步骤S8中的粉末负极材料由N材质与粉末固体电解质组成；所述N材质为C。
作为本发明的一种优选技术方案，所述粉末固体电解质为Li2S-P2S5。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中一次热压方式、步骤S6中二次热压方式、步骤S9中三次热压方式的热压压力均为5MPa，热压温度均为40℃。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S10中的烧结温度为500℃，升温速率为1℃/min，保压时间为1h。
实施例3
本实施例提供一种制造圆柱形固体电池的方法，包括如下步骤：
S1：一号套筒作为电池外壳，一号套筒底部设置有固定底板，固定底板的中部设置有凸起，将一号套筒套在二号套筒上，二号套筒底端中部设置有凹槽，且二号套筒的凹槽与固定底板的凸起相配合使用，一号套筒内壁与二号套筒外壁之间形成一号填料区；
S2：在步骤S1中的一号填料区中填入粉末正极材料；
S3：采用一次热压方式将步骤S2中的粉末正极材料压密实，一次热压成型后形成固体正极；
S4：将二号套筒从一号套筒内取出，再将三号套筒放入一号套筒内，三号套筒与步骤S3形成的固体正极之间形成二号填料区；
S5：在步骤S4形成的二号填料区中填入粉末固体电解质；
S6：采用二次热压方式将粉末固体电解质压密实，二次热压成型后的粉末固体电解质成为固体电解质；
S7：将三号套筒从从一号套筒内取出，步骤S6形成的固体电解质中间区域形成三号填料区；
S8：在步骤S7中的三号填料区内填入粉末负极材料；
S9：采用三次热压方式将步骤S8中的粉末负极材料压密实，三次热压成型后也形成固体负极；
S10：将含有固体正极、固体负极、固体电解质的一号套筒放入管式炉中进行烧结，并在管式炉中充入惰性气体进行保护；所述的惰性气体为N2；
S11：经过步骤S10烧结后将管式炉中的温度降至室温，降温后一号套筒内的固体正极、固体负极与固体电解质成为一体；
S12：对经过步骤S11后一号套筒的上端采用与一号套筒相同材质的材料进行封装，一号套筒下端的凸起通过引流体引出电池的正极，一号套筒的上端即为负极，极性引出后即成为固态电池。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中的一号套筒为空心圆柱形结构；所述步骤S1中的二号套筒形状结构与一号套筒相同，二号套筒的直径小于一号套筒的直径。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S4中三号套筒的套筒形状结构与二号套筒相同，三号套筒的直径小于二号套筒的直径。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2、步骤S8中的粉末正极材料由正极活性物质、Sp、Ks-6、PVDF与粉末固体电解质组成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2、步骤S8中的粉末负极材料由N材质与粉末固体电解质组成；所述N材质为Si。
作为本发明的一种优选技术方案，所述粉末固体电解质为Li2S-P2S3-P2S5。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中一次热压方式、步骤S6中二次热压方式、步骤S9中三次热压方式的热压压力均为30MPa，热压温度均为100℃。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S10中的烧结温度为900℃，升温速率为5℃/min，保压时间为3h。
实施例4
本实施例提供一种制造圆柱形固体电池的方法，一种制造圆柱形固体电池的方法，包括如下步骤：
S1：一号套筒作为电池外壳，一号套筒底部设置有固定底板，固定底板的中部设置有凸起，将一号套筒套在二号套筒上，二号套筒底端中部设置有凹槽，且二号套筒的凹槽与固定底板的凸起相配合使用，一号套筒内壁与二号套筒外壁之间形成一号填料区；
S2：在步骤S1中的一号填料区中填入粉末负极材料；
S3：采用一次热压方式将步骤S2中的粉末负极材料压密实，一次热压成型后形成固体负极；
S4：将二号套筒从一号套筒内取出，再将三号套筒放入一号套筒内，三号套筒与步骤S3形成的固体负极之间形成二号填料区；
S5：在步骤S4形成的二号填料区中填入粉末固体电解质；
S6：采用二次热压方式将粉末固体电解质压密实，二次热压成型后的粉末固体电解质成为固体电解质；
S7：将三号套筒从从一号套筒内取出，步骤S6形成的固体电解质中间区域形成三号填料区；
S8：在步骤S7中的三号填料区内填入粉末正极材料；
S9：采用三次热压方式将步骤S8中的粉末正极材料压密实，三次热压成型后也形成固体正极；
S10：将含有固体正极、固体负极、固体电解质的一号套筒放入管式炉中进行烧结，并在管式炉中充入惰性气体进行保护；所述的惰性气体为N2；
S11：经过步骤S10烧结后将管式炉中的温度降至室温，降温后一号套筒内的固体正极、固体负极与固体电解质成为一体；
S12：对经过步骤S11后一号套筒的上端采用与一号套筒相同材质的材料进行封装，一号套筒下端的凸起通过引流体引出电池的正极，一号套筒的上端即为负极，极性引出后即成为固态电池。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中的一号套筒为空心圆柱形结构；所述步骤S1中的二号套筒形状结构与一号套筒相同，二号套筒的直径小于一号套筒的直径。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S4中三号套筒的套筒形状结构与二号套筒相同，三号套筒的直径小于二号套筒的直径。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2、步骤S8中的粉末正极材料由正极活性物质、Sp、Ks-6、PVDF与粉末固体电解质组成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2、步骤S8中的粉末负极材料由N材质与粉末固体电解质组成；所述N材质为Si。
作为本发明的一种优选技术方案，所述粉末固体电解质为Li2S-P2S3-P2S5。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中一次热压方式、步骤S6中二次热压方式、步骤S9中三次热压方式的热压压力均为30MPa，热压温度均为100℃。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S10中的烧结温度为900℃，升温速率为5℃/min，保压时间为3h。
实施例5
本实施例提供一种制造圆柱形固体电池的方法，包括如下步骤：
S1：一号套筒作为电池外壳，一号套筒底部设置有固定底板，固定底板的中部设置有凸起，将一号套筒套在二号套筒上，二号套筒底端中部设置有凹槽，且二号套筒的凹槽与固定底板的凸起相配合使用，一号套筒内壁与二号套筒外壁之间形成一号填料区；
S2：在步骤S1中的一号填料区中填入粉末正极材料；
S3：采用一次热压方式将步骤S2中的粉末正极材料压密实，一次热压成型后形成固体正极；
S4：将二号套筒从一号套筒内取出，再将三号套筒放入一号套筒内，三号套筒与步骤S3形成的固体正极之间形成二号填料区；
S5：在步骤S4形成的二号填料区中填入粉末固体电解质；
S6：采用二次热压方式将粉末固体电解质压密实，二次热压成型后的粉末固体电解质成为固体电解质；
S7：将三号套筒从从一号套筒内取出，步骤S6形成的固体电解质中间区域形成三号填料区；
S8：在步骤S7中的三号填料区内填入粉末负极材料；
S9：采用三次热压方式将步骤S8中的粉末负极材料压密实，三次热压成型后也形成固体负极；
S10：将含有固体正极、固体负极、固体电解质的一号套筒放入管式炉中进行烧结，并在管式炉中充入惰性气体进行保护；所述的惰性气体为Ar；
S11：经过步骤S10烧结后将管式炉中的温度降至室温，降温后一号套筒内的固体正极、固体负极与固体电解质成为一体；
S12：对经过步骤S11后一号套筒的上端采用与一号套筒相同材质的材料进行封装，一号套筒下端的凸起通过引流体引出电池的负极，一号套筒的上端即为正极，极性引出后即成为固态电池。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中的一号套筒为空心圆柱形结构；所述步骤S1中的二号套筒形状结构与一号套筒相同，二号套筒的直径小于一号套筒的直径。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S4中三号套筒的套筒形状结构与二号套筒相同，三号套筒的直径小于二号套筒的直径。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2、步骤S8中的粉末正极材料由正极活性物质、Sp、Ks-6、PVDF与粉末固体电解质组成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2、步骤S8中的粉末负极材料由N材质与粉末固体电解质组成；所述N材质为S。
作为本发明的一种优选技术方案，所述粉末固体电解质为LiI-Li2S-P2S5。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中一次热压方式、步骤S6中二次热压方式、步骤S9中三次热压方式的热压压力均为50MPa，热压温度均为150℃。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S10中的烧结温度为1200℃，升温速率为10℃/min，保压时间为2h。
实施例6
本实施例提供一种制造圆柱形固体电池的方法，包括如下步骤：
S1：一号套筒作为电池外壳，一号套筒底部设置有固定底板，固定底板的中部设置有凸起，将一号套筒套在二号套筒上，二号套筒底端中部设置有凹槽，且二号套筒的凹槽与固定底板的凸起相配合使用，一号套筒内壁与二号套筒外壁之间形成一号填料区；
S2：在步骤S1中的一号填料区中填入粉末负极材料；
S3：采用一次热压方式将步骤S2中的粉末负极材料压密实，一次热压成型后形成固体负极；
S4：将二号套筒从一号套筒内取出，再将三号套筒放入一号套筒内，三号套筒与步骤S3形成的固体负极之间形成二号填料区；
S5：在步骤S4形成的二号填料区中填入粉末固体电解质；
S6：采用二次热压方式将粉末固体电解质压密实，二次热压成型后的粉末固体电解质成为固体电解质；
S7：将三号套筒从从一号套筒内取出，步骤S6形成的固体电解质中间区域形成三号填料区；
S8：在步骤S7中的三号填料区内填入粉末正极材料；
S9：采用三次热压方式将步骤S8中的粉末正极材料压密实，三次热压成型后也形成固体正极；
S10：将含有固体正极、固体负极、固体电解质的一号套筒放入管式炉中进行烧结，并在管式炉中充入惰性气体进行保护；所述的惰性气体为Ar；
S11：经过步骤S10烧结后将管式炉中的温度降至室温，降温后一号套筒内的固体正极、固体负极与固体电解质成为一体；
S12：对经过步骤S11后一号套筒的上端采用与一号套筒相同材质的材料进行封装，一号套筒下端的凸起通过引流体引出电池的正极，一号套筒的上端即为负极，极性引出后即成为固态电池。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中的一号套筒为空心圆柱形结构；所述步骤S1中的二号套筒形状结构与一号套筒相同，二号套筒的直径小于一号套筒的直径。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S4中三号套筒的套筒形状结构与二号套筒相同，三号套筒的直径小于二号套筒的直径。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2、步骤S8中的粉末正极材料由正极活性物质、Sp、Ks-6、PVDF与粉末固体电解质组成。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S2、步骤S8中的粉末负极材料由N材质与粉末固体电解质组成；所述N材质为S。
作为本发明的一种优选技术方案，所述粉末固体电解质为LiI-Li2S-P2S5。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S1中一次热压方式、步骤S6中二次热压方式、步骤S9中三次热压方式的热压压力均为50MPa，热压温度均为150℃。
作为本发明的一种优选技术方案，所述步骤S10中的烧结温度为1200℃，升温速率为10℃/min，保压时间为2h。
对比例1
对比例1同实施例1，将S5步骤中的固体电解质粉末更换为LiPF6。
对比例2
对比例2同实施例2，将S5步骤中的固体电解质粉末更换为LiBF6。
对比例3
对比例3同实施例3，将S5步骤中的固体电解质粉末更换为LiOSO2CF3。
对比例4
对比例4同实施例4，将S5步骤中的固体电解质粉末更换为LiBF6。
对比例5
对比例5同实施例5，将S5步骤中的固体电解质粉末更换为LiPF6。
对比例6
对比例6同实施例6，将S5步骤中的固体电解质粉末更换为LiBF6。
对比例7
本对比例提供一种液态电解质圆柱锂电池的制作方法，包括如下步骤：
S1：将溶剂、导电盐、正极活性物质放入到锯齿圆盘式搅拌器中，控制锯齿圆盘式搅拌器转速控制在每分钟1500转，将上述浆料均匀搅拌成为正极浆液；将负极活性物质、溶剂放入到锯齿圆盘式搅拌器中，控制锯齿圆盘式搅拌器转速控制在每分钟1500转，将上述浆料均匀搅拌成为负极浆液；
S2：将正极浆液涂布到正极基体上，负极浆液涂布到负极基体上，涂布厚度≤3微米；
S2：将涂布后的正极基体与负极基体进行烘干处理，烘干温度为100℃；
S3：烘干后的正极基体与负极基体进行辊压处理，经裁剪后形成正极片与负极片，在正极片的一端连接正极集流带，正极集流带的材质为铝，在负极片的一端连接负极集流带，负极集流带的材质为镍；
S4：在正极片与负极片之间放置一层隔膜，正极片、负极片与隔膜卷绕在一起成为电池内芯，将电池内芯放入到电池壳体内，并在壳体内添加电解液，电池壳体封装后即为柱体锂电池。
所述的S1中的正极溶剂为PC+DEC混合溶液；所述的导电盐为LiPF6；所述的正极活性物质为LiCoO2；所述的负极活性物质为MCMB。
所述的S2中的正极基体材质为铝箔，厚度为16微米；所述的负极基体材质为铜箔，厚度为10微米。
所述的S4中的电解液为DMC、EMC、EC与LiPF6组成的混合液。
所述的S4中的隔膜材质为聚乙烯，隔膜的厚度为16微米。
1、安全性能测试：
(1)过充测试
将实施例以及对比例制备得到的电池充满电，在按照3C过充进行过充试验，当电池过充时电压上升到一定电压时稳定一段时间，接近一定时间时电池电压快速上升，当上升至一定限度时，电池高帽拉断，电压跌至0V，电池没有起火、爆炸；即符合安全标准。
(2)短路测试
将实施例以及对比例制备得到的电池充满电后用电阻为50mΩ的导线将电池正负极短路，测试电池的表面温度变化，电池表面高温度为140℃，电池盖帽拉开，电池不起火、不爆炸；即符合安全标准。
(3)针刺测试
将实施例以及对比例制备得到的电池充满电的电池放在一个平面上，用直径3mm的钢针沿径向将电池刺穿。测试电池不起火、不爆炸即可；即符合安全标准。
2、能量密度：将实施例以及对比例制备得到的相同重量的电池进行电量测试。
表1性能表征
由表1中可以看出采用固态电解质生产的电池在能量密度上明显高于液态电解质生产的电池，且目前常用的LiPF6、LiBF6、LiOSO2CF三种电解质采用固态电解质生产加工出的电池，其能量密度也略低于本发明生产的电池，且利用本发明生产的电池安全性能较高。
前述的实例仅是说明性的，用于解释本公开的特征的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。而且在科技上的进步将形成由于语言表达的不准确的原因而未被目前考虑的可能的等同物或子替换，且这些变化也应在可能的情况下被解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims (10)

1.一种制造圆柱形固体电池的方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：一号套筒作为电池外壳，一号套筒底部设置有固定底板，固定底板的中部设置有凸起，将一号套筒套在二号套筒上，二号套筒底端中部设置有凹槽，且二号套筒的凹槽与固定底板的凸起相配合使用，一号套筒内壁与二号套筒外壁之间形成一号填料区；
S2：在步骤S1中的一号填料区中填入粉末正极材料或粉末负极材料；
S3：采用一次热压方式将步骤S2中的粉末正极材料或负极材料压密实，一次热压成型后形成固体正极或固体负极；
S4：将二号套筒从一号套筒内取出，再将三号套筒放入一号套筒内，三号套筒与步骤S3形成的固体正极或固体负极之间形成二号填料区；
S5：在步骤S4形成的二号填料区中填入粉末固体电解质；
S6：采用二次热压方式将粉末固体电解质压密实，二次热压成型后的粉末固体电解质成为固体电解质；
S7：将三号套筒从从一号套筒内取出，步骤S6形成的固体电解质中间区域形成三号填料区；
S8：在步骤S7中的三号填料区内填入粉末负极材料或粉末正极材料；
S9：采用三次热压方式将步骤S8中的粉末负极材料或粉末正极材料压密实，三次热压成型后也形成固体负极或固体正极；
S10：将含有固体正极、固体负极、固体电解质的一号套筒放入管式炉中进行烧结，并在管式炉中充入惰性气体进行保护；
S11：经过步骤S10烧结后将管式炉中的温度降至室温，降温后一号套筒内的固体正极、固体负极与固体电解质成为一体；
S12：对经过步骤S11后一号套筒的上端采用与一号套筒相同材质的材料进行封装，一号套筒下端的凸起通过引流体引出电池的正极或负极，一号套筒的上端即为负极或正极，极性引出后即成为固态电池。
2.根据权利要求1所述的一种制造圆柱形固体电池的方法，其特征在于：所述步骤S1中的一号套筒为空心圆柱形结构；所述步骤S1中的二号套筒形状结构与一号套筒相同，二号套筒的直径小于一号套筒的直径。
3.根据权利要求1所述的一种制造圆柱形固体电池的方法，其特征在于：所述步骤S4中三号套筒的套筒形状结构与二号套筒相同，三号套筒的直径小于二号套筒的直径。
4.根据权利要求1所述的一种制造圆柱形固体电池的方法，其特征在于：所述步骤S2、步骤S8中的粉末正极材料由正极活性物质、Sp、Ks-6、PVDF与粉末固体电解质组成。
5.根据权利要求1所述的一种制造圆柱形固体电池的方法，其特征在于：所述步骤S2、步骤S8中的粉末负极材料由N材质与粉末固体电解质组成。
6.根据权利要求1或4或5所述的一种制造圆柱形固体电池的方法，其特征在于：所述粉末固体电解质包括Li、A元素和S；所述的A元素为P、Si、Ge、Al和B元素中的至少一种；所述的B元素为Cl、Br和I中的至少一种。
7.根据权利要求5所述的一种制造圆柱形固体电池的方法，其特征在于：所述N材质为C、Si、S与SiO2中的一种。
8.根据权利要求1所述的一种制造圆柱形固体电池的方法，其特征在于：所述步骤S1中一次热压方式、步骤S6中二次热压方式、步骤S9中三次热压方式的热压压力均为5MPa-50MPa，热压温度均为40-150℃。
9.根据权利要求1所述的一种制造圆柱形固体电池的方法，其特征在于：所述步骤S10中的烧结温度为500-1200℃，升温速率为1-10℃/min，保压时间为1-6h。
10.根据权利要求1所述的一种制造圆柱形固体电池的方法，其特征在于：所述步骤S10中的惰性气体为N2或Ar。
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