[發明專利]一種固態電池用電極及其制備方法以及一種固態電池

在審

• 申請號: 201810366824.9
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN110224107A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 朱冠楠;張程;靳俊;溫兆銀;湯艷萍;馮奇
• 申請（專利權）人: 上海汽車集團股份有限公司;中國科學院上海硅酸鹽研究所
• 主分類號: H01M4/02
• 分類號: H01M4/02;H01M4/04;H01M10/0562
• 代理公司: 北京信遠達知識產權代理有限公司 11304
• 代理人: 魏曉波

1.一種固態電池用電極的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

A)將活性材料、粘結劑、導電劑和添加劑在溶劑中混合，得到漿料，通過噴墨打印將所述漿料打印在導電集流體表面，干燥后壓制成型，得到活性層/導電集流體的復合層，所述活性層的孔隙率為30％～50％；

B)將碳材料、添加劑和粘結劑在溶劑中混合，得到漿料，通過噴墨打印將所述漿料打印在所述活性層表面，干燥后壓制成型，得到中間層/活性層/導電集流體的復合層，所述中間層的孔隙率為20％～40％；

C)將電解質粉體、粘結劑和添加劑在溶劑中混合，得到漿料，通過噴墨打印將所述漿料打印在所述中間層表面，干燥后壓制成型，得到具有電解質層/中間層/活性層/導電集流體復合層結構的固態電池用電極，所述電解質層的孔隙率為5％～30％。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述活性層厚度為5～150μm；所述中間層厚度為1～10μm；所述電解質厚度為1～30μm。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟A)中，所述活性材料選自三元正極材料、過渡金屬磷酸鹽正極材料、過渡金屬硫酸鹽正極材料、錳酸鋰、鈷酸鋰、鎳酸鋰或復合硫正極材料；

所述粘結劑選自聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚氧乙烯、羧甲基纖維素鈉/丁苯橡膠、聚丙烯酸、LA132/LA133粘結劑中的一種或多種；

所述導電劑選自乙炔黑、導電石墨、碳納米纖維、碳納米管、石墨烯和導電聚合物中的一種或多種；

所述添加劑選自鋰鹽、含鋰鹽有機電解液、離子液體、納米導鋰陶瓷粉體、納米碳化物材料、沸石和蒙脫土中的一種或多種；

所述活性材料、粘結劑、導電劑和添加劑的質量比為70～90：3～10:2～20:0～20。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟B)中，所述碳材料選自納米碳顆粒、多孔碳、石墨烯、納米碳纖維、碳納米管中的至少一種；

所述添加劑選自鋰鹽、含鋰鹽有機電解液、離子液體、納米導鋰陶瓷粉體、納米碳化物材料、沸石和蒙脫土中的一種或多種

所述粘結劑選自聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚氧乙烯、羧甲基纖維素鈉/丁苯橡膠、聚丙烯酸、LA132/LA133粘結劑中的一種或多種；

所述碳材料、添加劑和粘結劑的質量比為5～40:5～50:10～60。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟C)中，所述電解質粉體選自磷酸鈦鋁鋰、磷酸鍺鋁鋰、鈦酸鑭鋰、LISICON結構導鋰陶瓷粉體、玻璃態導鋰電解質粉體或石榴石結構導鋰電解質粉體；

所述添加劑選自鋰鹽、含鋰鹽有機電解液、離子液體、納米導鋰陶瓷粉體、納米碳化物材料、沸石和蒙脫土中的一種或多種

所述粘結劑選自聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚丙烯腈、聚氧乙烯、羧甲基纖維素鈉/丁苯橡膠、聚丙烯酸、LA132/LA133粘結劑中的一種或多種；

所述電解質粉體、粘結劑和添加劑的質量比為20～80:10～50：10～50。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述干燥的溫度為50～120℃，所述干燥的時間為1～24h。

7.一種如權利要求1～6任意一項所述的制備方法制備得到的固態電池用電極，其特征在于，包括：

導電集流體；

復合于所述導電集流體表面的活性層，所述活性層的孔隙率為30％～50％；

復合于所述活性層表面的中間層，所述中間層的孔隙率為20％～40％；

復合于所述中間層表面的電解質層，所述電解質層的孔隙率為5％～30％。

8.一種固態電池，其特征在于，包括權利要求1～6任意一項所述的制備方法制備得到的固態電池用電極。