[發(fā)明專利]一種高安全性全固態(tài)鋰離子電池及其生產(chǎn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410019070.1
• 申請日: 2014-01-15
• 公開（公告）號: CN103730684A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃紅良;程應祥;李芬
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東億緯賽恩斯新能源系統(tǒng)有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0562;H01M10/0585
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 張海英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高安全性全固態(tài)鋰離子電池以及一種高安全性全固態(tài)鋰離子電池及其生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電池時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。一般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池，是現(xiàn)代高性能電池的代表。

現(xiàn)有鋰電池基大多使用有機溶劑作為離子傳輸?shù)拿浇椋杀靖撸疫@些有機溶劑是可燃的，這對于鋰電池的安全來說是致命的。目前已經(jīng)有機構(gòu)研究了固態(tài)鋰電池，試圖取代可燃的液體鋰電池。

但是現(xiàn)有技術(shù)中的全固態(tài)鋰離子電池由于結(jié)構(gòu)設(shè)計、及加工工藝制定不夠合理導致其使用壽命受到影響且仍然存在安全隱患，并且生產(chǎn)難度大，造成制造成本增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于：提供一種高安全性全固態(tài)鋰離子電池，其能夠避免傳統(tǒng)液體電解質(zhì)的鋰離子電池存在的成本高的缺陷，并且具有更高的安全性。

本發(fā)明的另一個目的在于：提供一種高安全性全固態(tài)鋰離子電池的生產(chǎn)方法，固態(tài)電解質(zhì)為漿料狀態(tài)時，進行電池裝配，可以保證固態(tài)電解質(zhì)與極片的良好接觸，提高電池性能。

為達上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種高安全性全固態(tài)鋰離子電池，包括固態(tài)電解質(zhì)、正極片以及負極片，所述正極片與所述負極片相互疊合設(shè)置，相鄰所述正極片與所述負極片之間設(shè)置有所述固態(tài)電解質(zhì)；

所述固態(tài)電解質(zhì)由Li_1+aA_aSi_bO₄（A為Al、Mn、Ni、Ti中的一種，1＜a＜2，b≤2）、粘結(jié)劑、溶劑按照t:h:(1-t-h)混合而成，其中t為30%—55%，h為5%—17%。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述正極片包括正極集流體以及涂覆于所述正極集流體表面的正極涂層；所述負極片包括負極集流體以及涂覆于所述負極集流體表面的負極涂層。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述正極涂層由正極活性物質(zhì)、導電劑、粘接劑、溶劑的混合物組成，其中所述正極活性物質(zhì)為鋰錳氧化物與硫鋰化物的混合物；

所述負極涂層由負極活性物質(zhì)、導電劑、粘接劑、溶劑的混合物組成，其中所述負極活性物質(zhì)為碳化物。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述正極活性物質(zhì)、導電劑、粘接劑以及所述溶劑按照U：V：(1-U-V-W)：W的比例配制而成，其中U＞0.46、V＞0.08、W＞0.35；所述負極活性物質(zhì)、導電劑、粘接劑以及所述溶劑按照x：y：(1-X-Y-Z)：Z的比例配制而成，其中X＞0.46、Y＞0.08、Z＞0.35。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述高安全性全固態(tài)鋰離子電池包括若干層相互交錯疊合設(shè)置的正極片與負極片，所述正極片與所述負極片數(shù)量相同，每層所述正極片與所述負極片之間以及所述若干層相互疊合的正極片與負極片外部均設(shè)置有所述固態(tài)電解質(zhì)。

一種如上所述的高安全性全固態(tài)鋰離子電池的生產(chǎn)方法，包括以下步驟：

步驟S10、正極漿料以及負極漿料的配制：

配置用于作為正極涂層的正極漿料以及作為負極涂層的負極漿料；

步驟S20、制作正極片、負極片：

提供正極集流體以及負極集流體，將所述正極漿料涂覆于所述正極集流體表面形成所述正極片，將所述負極漿料涂覆于所述負極集流體表面形成所述負極片；

步驟S30、配制作為固態(tài)電解質(zhì)層的固態(tài)電解質(zhì)漿料；

步驟S40、固態(tài)電解質(zhì)漿料涂覆：

將制備好的正極片、負極片放入固態(tài)電解質(zhì)漿料中浸潤，使所述正極片與所述負極片表面均勻覆蓋有所述固態(tài)電解質(zhì)漿料后取出；

采用正極片與負極片交錯設(shè)置的方式對浸潤過固態(tài)電解質(zhì)漿料的正極片與負極片進行堆疊形成極片疊層；

步驟S50、烘干：對極片疊層進行烘干處理；

步驟S60、電池裝配：

將所述極片疊層進行絕緣包裝，裝入電池殼并進行封裝，制成固態(tài)鋰離子電池。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，在所述步驟S20之后執(zhí)行步驟S21、對所述正極片與所述負極片進行干燥處理，完成干燥后進行擠壓，并將所述正極片與所述負極片分切成規(guī)定尺寸。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟S40中，所述電解質(zhì)漿料層的厚度應保證固態(tài)電解質(zhì)凝固干燥后相鄰的正極片與負極片之間的間距為40±10μm。