[發明專利]全固態鋰離子電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201510518226.5
• 申請日: 2015-08-22
• 公開（公告）號: CN105098227B
• 公開（公告）日: 2018-03-16
• 發明（設計）人: 高云智;付傳凱;李琴;張瀚;曹毅
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M10/0562;H01M10/058
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司23206
• 代理人: 高媛

1.一種全固態鋰離子電池，由正極、負極、固態電解質膜層構成，其特征在于所述正極由正極集流體、正極活性物質、無機納米填料和固態電解質構成，無機納米填料在正極中的摻雜量為5-15wt.%，從正極活性物質/正極集流體接觸界面到正極/固態電解質膜層接觸界面固態電解質的摻雜量從50wt.%到10wt.%呈梯度減小；所述負極由負極集流體、負極活性物質、無機納米填料和固態電解質構成，無機納米填料在負極中的摻雜量為5-15wt.%，從負極活性物質/負極集流體接觸界面到負極/固態電解質膜層接觸界面固態電解質的摻雜量從50wt.%到10wt.%呈梯度減小；所述固態電解質膜層由固態電解質和無機納米填料構成，無機納米填料在固態電解質膜層中的含量為10-20wt.%。

2.根據權利要求1所述的全固態鋰離子電池，其特征在于所述正極活性物質為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳酸鋰、鎳錳酸鋰、五氧化二釩、鎳鈷錳三元材料中的任意一種。

3.根據權利要求1所述的全固態鋰離子電池，其特征在于所述負極活性物質為碳基材料、硅基材料、錫基材料、鈦酸鋰中的任意一種。

4.根據權利要求1所述的全固態鋰離子電池，其特征在于所述固態電解質膜層包括無機復合固態電解質和有機復合聚合物固態電解質中的至少一種。

5.根據權利要求4所述的全固態鋰離子電池，其特征在于所述無機復合固態電解質包括氧化物系固態電解質、硫化物系固態電解質、LiPON、Li₃N中的至少一種。

6.根據權利要求4所述的全固態鋰離子電池，其特征在于所述有機復合聚合物固態電解質包括PEO基固態電解質、PAN基固態電解質、PMMA基固態電解質、PVDF基固態電解質、PEO-PAN基固態電解質、PEO-PMMA基固態電解質、PEO-PVDF基固態電解質、PMMA-PVDF基固態電解質、PMMA-PAN基固態電解質、PAN-PVDF基固態電解質、PEO-PAN-PMMA基固態電解質、PEO-PVDF-PMMA基固態電解質、PEO-PAN-PVDF基固態電解質、PAN-PMMA-PVDF基固態電解質中的至少一種。

7.根據權利要求1所述的全固態鋰離子電池，其特征在于所述固態電解質膜層的厚度控制在10-500μm。

8.根據權利要求1所述的全固態鋰離子電池，其特征在于所述無機納米填料包括α-Al₂O₃、SiO₂、TiO₂、BaTiO₃系列中的至少一種。

9.根據權利要求1所述的全固態鋰離子電池，其特征在于所述正極集流體、負極集流體的厚度控制在1μm以下。

10.一種噴墨打印制備權利要求1-9任一權利要求所述全固態鋰離子電池的方法，其特征在于所述方法步驟如下：

一、將正極活性物質、無機納米填料、負極活性物質和固態電解質分別溶解在溶劑中制備成漿料；

二、使用噴墨打印機將不同組分漿料進行墨盒分裝；

三、由電腦程序設計控制，縱向分級噴墨打印全固態鋰離子電池的正極活性物質、無機納米填料、固態電解質、負極活性物質；

四、采用物理氣相沉積獲得正負極集流體鍍層或將打印結構機械滾壓與集流體結合在一起，制備全固態鋰離子電池。