本发明是一种固态电解质薄膜的制备方法，涉及一种锂离子固态电解质3d打印方法，所制备的电解质薄膜用于锂离子固态电解质的制备。
背景技术：
随着科技的进步和社会的发展，能源问题已成为关系全世界可持续发展的关键问题。能源与环境方面的巨大压力使得寻找和开发新型绿色可再生能源成为社会的迫切任务。
全固态锂电池作为一种新型电池结构，近年来受到诸多关注。该类电池不仅具有较高的能量密度，同时具有优良的热稳定性、化学稳定性与机械稳定性，且不会造成电解液渗漏等问题，安全性高。
目前全固态电池的制备工艺技术依然处于摸索阶段，工艺流程一般是将正极材料和固态电解质分别涂敷成膜，再将二者滚轧在一起，底部贴合锂箔再次滚轧形成电池。因此电池制备过程繁琐且自动化程度低，制备周期较长；同时，固态电解质的使用对电解质内部物相分布均匀性及其与电极之间的固-固界面润湿性提出了苛刻的工艺要求，手工操作工艺可控性差，降低了电池性能稳定性；此外，制备中大量使用的乙腈溶剂有毒性，对操作人员有一定的身体伤害。因此目前亟需改变现有的全固态电池制备工艺，解决上述问题。
技术实现要素：
本发明的目的是提供开发一种固态电解质薄膜的制备方法，以获得工艺性良好的固态电解质薄膜。
一种固态电解质薄膜的制备方法，其特征在于，包括下列步骤，
步骤一，3d打印用的电解质丝材的组分：双三氟甲基磺酰亚胺锂、分子量30万的聚环氧乙烷和偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，三种物料取质量比为5:14～16:4～5，进行充分混合，再通过螺杆挤出机制备出丝状材料；
步骤二，在铝箔正极材料上涂布了硫酸铁锂；
步骤三，固态电解质薄膜的制作：采用熔融沉积成型方法，即3d打印将步骤一制备的固态电解质丝材打印在步骤二制成的铝箔正极材料上，形成薄膜，薄膜厚度在0.15～0.2mm。
所述的3d打印,其工艺参数为：扫描速度130～170mm/s、打印温度210～220℃、喷口直径0.2mm、打印分层厚度0.08～0.12mm、基板温度50℃～60℃、环境温度为室温。
所述的打印工艺参数为：扫描速度130-170mm/s、打印温度210-220℃、喷口直径0.2mm、打印分层厚度0.1mm、基板温度50℃、环境温度室温。
所述的薄膜厚度最佳为0.15mm。
本发明替代现有的固态电解质薄膜人工化学方法，大幅提升制备效率、工艺稳定性，同时降低了制备过程中的化学试剂中毒风险。为全固态电池的大规模推广应用奠定工程技术基础。本发明制作的固态电解质薄膜质量好，工艺简单，操作方便，避免了制作态电解质薄膜对工作人员身体的伤害。
固态电解质薄膜质量检测结果：
1.使用电子显微镜和体式显微镜表征材料宏微观成型缺陷情况，使用拉伸试验机测试材料力学性能，表征及分析结果如下：
2.宏观成型：薄膜厚度在0.15-0.2mm，宏观成型良好，显微镜观察下无气孔、裂纹缺陷；
3.微观成型：电子显微镜观察下，内部物相均匀性良好，无气孔、裂纹等缺陷；
4.力学性能：抗拉强度在10-12mpa范围内，与现有薄膜抗拉强度持平；
5.薄膜导电性能：装有3d打印制备的固态电解质的电池能量密度达到150wh/kg，与目前固态电池能量密度保持一致。
具体实施方式：
一种固态电解质薄膜的制备方法，其特征在于，包括下列步骤，
步骤一，3d打印用的电解质丝材的组分：双三氟甲基磺酰亚胺锂、分子量30万的聚环氧乙烷和偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，三种物料取质量比为5:14～16:4～5，进行充分混合，再通过螺杆挤出机制备出丝状材料；
步骤二，在铝箔正极材料上涂布了硫酸铁锂；
步骤三，固态电解质薄膜的制作：采用熔融沉积成型方法，即3d打印将步骤一制备的固态电解质丝材打印在步骤二制成的铝箔正极材料上，形成薄膜，薄膜厚度在0.15～0.2mm。
所述的3d打印,其工艺参数为：扫描速度130～170mm/s、打印温度210～220℃、喷口直径0.2mm、打印分层厚度0.08～0.12mm、基板温度50℃～60℃、环境温度为室温。
所述的打印工艺参数为：扫描速度130-170mm/s、打印温度210-220℃、喷口直径0.2mm、打印分层厚度0.1mm、基板温度50℃、环境温度室温。
所述的薄膜厚度最佳为0.15mm。
本方法具体步骤如下：
(1)固态电解质薄膜3d打印成型
采用熔融沉积成型方法将固态电解质丝材在涂布了硫酸铁锂的铝箔正极材料上成型，材料使用的是由双三氟甲基磺酰亚胺锂、分子量30万的聚环氧乙烷，和偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物共混并挤出形成的电解质丝材，3种物料的质量比为5:15:4。
打印工艺参数确定为：扫描速度130-170mm/s、打印温度210-220℃、喷口直径0.2mm、打印分层厚度0.1mm、基板温度50℃、环境温度室温。在以上参数范围内，可获得成型良好的固态电解质薄膜。
为了进一步了解本发明的内容，结合实施例对本发明作详细描述。
实施例：
(1)固态电解质薄膜3d打印成型
首先制备锂离子固态电解质丝材200g备用。随后使用熔融沉积成型式3d打印机将固态电解质丝材打印在涂布了硫酸铁锂的铝箔正极材料上，打印工艺参数确定为：扫描速度130-170mm/s、打印温度210-220℃、喷口直径0.2mm、打印分层厚度0.1mm、基板温度50℃、环境温度室温。在以上参数范围内，可获得成型良好的固态电解质薄膜。
(2)固态电解质薄膜质量评价
使用电子显微镜和体式显微镜表征材料宏微观成型缺陷情况，薄膜厚度在0.15-0.2mm，显微镜观察下无气孔、裂纹缺陷；
电子显微镜观察下，内部物相均匀性良好，无气孔、裂纹等缺陷；使用拉伸试验机测试薄膜强度；
抗拉强度在10-12mpa范围内，与现有薄膜抗拉强度持平；
使用电路模拟器测试电薄膜导电性能，装有3d打印制备的固态电解质的电池能量密度须达到150wh/kg以上，与目前固态电池的能量密度基本持平。
3d打印技术作为一种新型的材料制备技术，加工自动化程度高，灵活性强。本研究希望开发一种新型的固态电解质薄膜制备方法，通过熔融沉积成型，在电池正极极片上直接打印出电解质薄膜，从而将3d打印技术嵌入到全固态电池的制备工艺流程中，简化工艺流程，提升工艺动化程度和性能稳定性。
1.一种固态电解质薄膜的制备方法，其特征在于，包括下列步骤，
步骤一，3d打印用的电解质丝材的组分：双三氟甲基磺酰亚胺锂、分子量30万的聚环氧乙烷和偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，三种物料取质量比为5:14～16:4～5，进行充分混合，再通过螺杆挤出机制备出丝状材料；
步骤二，在铝箔正极材料上涂布了硫酸铁锂；
步骤三，固态电解质薄膜的制作：采用熔融沉积成型方法，即3d打印将步骤一制备的固态电解质丝材打印在步骤二制成的铝箔正极材料上，形成薄膜，薄膜厚度在0.15～0.2mm。
2.根据权利要求1所述的一种固态电解质薄膜的制备方法，其特征在于，所述的3d打印,其工艺参数为：扫描速度130～170mm/s、打印温度210～220℃、喷口直径0.2mm、打印分层厚度0.08～0.12mm、基板温度50℃～60℃、环境温度为室温。
3.根据权利要求2所述的一种固态电解质薄膜的制备方法，其特征在于，所述的打印工艺参数为：扫描速度130～170mm/s、打印温度210～220℃、喷口直径0.2mm、打印分层厚度0.1mm、基板温度50℃、环境温度室温。
4.根据权利要求1所述的一种固态电解质薄膜的制备方法，其特征在于，所述的薄膜厚度最佳为0.15mm。