[發明專利]一種新型電解質復合方式的固態鋰電池及其制備方法

有效

• 申請號: 201810118912.7
• 申請日: 2018-02-06
• 公開（公告）號: CN108365165B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 高云智;田宇;付傳凱;曹毅;吳李斌;吳勇民;湯衛平
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M10/0525;H01M10/058;H01M10/0562
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

1.一種新型電解質復合方式的固態鋰電池的制備方法，所述的固態鋰電池正極包括導電劑、聚合物電解質及正極活性材料，負極為金屬鋰或金屬鋰基合金材料，電解質為無機固態電解質；其特征在于：所述方法步驟如下：

步驟一：將聚合物基體材料溶于有機溶劑中，使聚合物基體材料在有機溶劑中的質量分數為1%~10%，加入鋰鹽，鋰鹽與聚合物基體材料的質量比為1：10~50，制備成聚合物電解質的均相混合溶液，隨后將正極活性材料、導電劑加入均相混合溶液中攪拌均勻，制備成復合正極漿料；

步驟二：將步驟一得到的復合正極漿料涂覆到鋁箔上并在80 ℃真空烘干12 h，獲得正極片；

步驟三：使用步驟一中所述的聚合物電解質的均相混合溶液對干燥后的正極片進行反復澆筑和干燥2~10次，直到消除正極片中的孔隙，得到高致密度的正極片；

步驟四：將無機固態電解質片與步驟三得到的高致密度正極片進行疊片處理，并進行熱處理；

步驟五：將負極材料置于無機固態電解質片的另一側，對電池進行封裝，組裝成固態鋰電池。

2.根據權利要求1所述的一種新型電解質復合方式的固態鋰電池的制備方法，其特征在于：所述的正極活性材料為磷酸鐵鋰、錳酸鋰、鈷酸鋰、三元材料、鎳錳酸鋰、磷酸錳鐵鋰中的一種或多種的混合物。

3.根據權利要求1所述的一種新型電解質復合方式的固態鋰電池的制備方法，其特征在于：所述的無機固態電解質為氧化物系固態電解質或硫化物系固態電解質；其中，氧化物系固態電解質為NASICON或GARANT型固態電解質材料，硫化物系固態電解質為LISICON型二元硫化物電解質、三元硫化物電解質材料或xLi₂S-（1-x）P₂S₅, x=0.6~0.8基固態電解質；所述的NASICON為LATP或LAGP；所述的GARANT為LLZO、LLTO、LLZTO或LLAZO中的一種。

4.根據權利要求1所述的一種新型電解質復合方式的固態鋰電池的制備方法，其特征在于：所述的聚合物電解質的聚合物基體材料為PPO、PEO、PAN、PMMA、PVDF、PEO-PAN、PEO-PMMA、PEO-PVDF、PMMA-PVDF、PMMA-PAN、PAN-PVDF、PEO-PAN-PMMA、PEO-PVDF-PMMA、PAN-PMMA-PVDF中的一種或多種的混合物。

5.根據權利要求1所述的一種新型電解質復合方式的固態鋰電池的制備方法，其特征在于：所述的固態鋰電池正極中聚合物電解質占正極總質量的10%~50%；所述的聚合物電解質與正極活性材料的質量比為2~10：1。

6.根據權利要求1所述的一種新型電解質復合方式的固態鋰電池的制備方法，其特征在于：所述的金屬鋰基合金材料為Li-Me合金材料，其中，Me=Mg、Ca、Al、Si、Ge、Sn、Pb、As、Sb、Bi、Pt、Ag、Au、Zn或Cd。

7.根據權利要求1所述的一種新型電解質復合方式的固態鋰電池的制備方法，其特征在于：步驟三中，所述的干燥溫度為80℃，干燥時間為6 h。

8.根據權利要求1所述的一種新型電解質復合方式的固態鋰電池的制備方法，其特征在于：步驟四中，所述的高致密度正極片與無機固態電解質片熱處理的溫度為50~120℃，時間為4~16 h。

9.根據權利要求1所述的一種新型電解質復合方式的固態鋰電池的制備方法，其特征在于：步驟四中，所述的無機固態電解質片制備方法為固相燒結法。