[發明專利]一種低成本高容量全固態鋰離子電池的制備方法

有效

• 申請號: 201611262751.6
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106711437B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發明（設計）人: 王海燕
• 申請（專利權）人: 天科新能源有限責任公司
• 主分類號: H01M4/505
• 分類號: H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M10/0525;H01M10/058
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 劉奇

1.一種低成本高容量全固態鋰離子電池的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)正極的制備

采用鎳鈷錳酸鋰作為正極活性材料，將鎳鈷錳酸鋰置于基板上作為襯底，磷酸釩鋰材料作為靶材，置于射頻磁控濺射設備內，采用射頻磁控濺射的方法在鎳鈷錳酸鋰表面包覆一層磷酸釩鋰作為包覆層，其可以作為正極活性物質；將正極活性物質、導電劑和粘結劑混合制得正極材料；

(2)負極的制備

a)將含硅生物質碳研磨成粉末，然后與偏硅酸鈉進行均勻混合，并在惰性氣氛中400-1700℃下碳化處理1-10h，制得硅-碳復合物前驅體；其中，所述偏硅酸鈉與含硅生物質碳粉末的質量比為(2-10)：100；

b)將上述制得的硅-碳復合物前驅體研磨過篩后，依次用酸和水反復清洗2-5次，得到干凈的硅-碳復合物前驅體渾濁液；

c)將上述制得的硅-碳復合物前驅體渾濁液轉移至水熱釜中，并加入鎂粉，同時加入氫氧化鈉來調節pH至10-13，然后密封，在160-250℃下反應2-24h，密封水熱反應過程中需不斷攪拌，反應結束后，冷卻至室溫，沉淀依次用酸和水反復清洗2-5次，烘干得到硅-碳復合材料，其作為負極活性物質；其中鎂粉與硅-碳復合物前驅體渾濁液中的硅的摩爾比為(0.5-5)：1；

d)將上述制得負極活性物質、導電劑和粘結劑混合均勻制得負極材料；

(3)組裝

將上述制得的正極材料和負極材料分別涂覆在經過表面拋光處理的固體電解質材料的表面，然后在所述正極材料和負極材料的外表面分別加上正極集流體和負極集流體，用不銹鋼外殼封裝，制得全固態鋰離子電池。

2.如權利要求1所述的一種低成本高容量全固態鋰離子電池的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，在所述射頻磁控濺射過程中，使用氬氣作為濺射氣體，所用射頻磁控濺射設備內壓為1-3Pa，氬氣導入量為10sccm，作用于磷酸釩鋰的高頻功率為100-300W。

3.如權利要求1所述的一種低成本高容量全固態鋰離子電池的制備方法，其特征在于：步驟(1)中，所述包覆層的厚度為5-15nm。

4.如權利要求1所述的一種低成本高容量全固態鋰離子電池的制備方法，其特征在于：所述導電劑為天然石墨、人造石墨、導電炭黑、乙炔黑、碳納米管、石墨烯中的一種。

5.如權利要求1所述的一種低成本高容量全固態鋰離子電池的制備方法，其特征在于：所述粘結劑為 聚偏二氟乙烯、聚四氟乙烯、聚乙烯醇、羧甲基纖維素鈉中的一種。

6.如權利要求1所述的一種低成本高容量全固態鋰離子電池的制備方法，其特征在于：活性物質、導電劑、粘結劑的質量比為(50-100)：(1-4)：(1-4)。

7.如權利要求1所述的一種低成本高容量全固態鋰離子電池的制備方法，其特征在于：步驟a)中，所述含硅生物質碳為硬殼類果實殼、竹葉、秸稈中的一種。

8.如權利要求1所述的一種低成本高容量全固態鋰離子電池的制備方法，其特征在于：所述酸為鹽酸、硫酸、硝酸中的一種或多種混合。

9.如權利要求1所述的一種低成本高容量全固態鋰離子電池的制備方法，其特征在于：步驟(3)中，所述固體電解質材料為硼酸鋰、偏硼酸鋰、氟化鋰、氟代磺酰亞胺鋰中的一種。