[發明專利]固態電解質正極及包含其的固態電池

有效

• 申請號: 201810843938.8
• 申請日: 2018-07-27
• 公開（公告）號: CN109004265B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 周素霞;王曉明;楊浩田;鐘燕瓊
• 申請（專利權）人: 江蘇卓高新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M10/056
• 分類號: H01M10/056;H01M10/058;H01M10/0525;B82Y30/00
• 代理公司: 北京金信知識產權代理有限公司 11225
• 代理人: 張皓;李海明

本發明涉及一種用于鋰離子電池的復合正極，以及包括該正極的固態電池。所述固態電解質正極包括：形成有正極活性物質層的正極片，和在正極活性物質層外表面上形成的復合固態電解質層，其中，所述復合固態電解質層的厚度為1?50μm；所述復合固態電解質層包括有機聚合物、鋰鹽、納米無機固態電解質、粘結劑和潤濕劑，其中，基于所述復合固態電解質層的總重量，所述有機聚合物的含量為5～80wt％，所述鋰鹽含量為5～50wt％，所述納米無機固態電解質的含量為10～85wt％，所述粘結劑的含量為1～12wt％，所述潤濕劑的含量為0.1～0.5wt％。

技術領域

本公開涉及電池正極領域，具體涉及一種固態電解質正極和包含該正極的固態電池。

背景技術

近年來，在新能源汽車領域，鋰離子電池的需求逐年增加。目前鋰離子電池普遍采用液態有機電解液來進行離子傳導，但有機電解液容易出現漏液、腐蝕電極、燃燒爆炸等事故，存在較大的安全隱患。

固態電解質電池因具有有機液態電池特性及較高的安全性而逐漸進入大眾視野。固態電解質包括聚合物電解質、無機電解質及復合電解質，聚合物電解質常溫下導電率較低，無機固體電解質成本較高，而目前的復合電解質機械性能較差、與正負極片間界面阻力較大。

發明內容

本申請發明人經深入研究發現，通過使用在固態電解質電池的常規正極表面涂布一層具有特定組成的復合固態電解質層而制備固態電解質正極，能夠改善隔膜與正極材料的界面穩定性和電化學工作窗口，提高鋰離子循環性能，所制備的固態電池具有優異的熱穩定性和機械強度性能，常溫下具有高離子電導率和鋰離子遷移數。

本公開的一方面提供一種固態電解質正極，其包括：

形成有正極活性物質層的正極片，和

在正極活性物質層外表面上形成的復合固態電解質層，

所述復合電解質層包括有機聚合物、鋰鹽、納米無機固態電解質、粘結劑和潤濕劑，其中，基于所述復合電解質層的總重量，所述有機聚合物的含量為5～80wt％，所述鋰鹽含量為5～50wt％，所述納米無機固態電解質的含量為10～85wt％，所述粘結劑的含量為1～12wt％，所述潤濕劑的含量為0.1～0.5wt％。

本公開的另一方面涉及制備上述固態電解質正極的方法，包括：

(1)將納米無機固態電解質和有機聚合物、粘結劑、潤濕劑和溶劑混合得到復合電解質漿料；

(2)將復合電解質漿料涂布于形成有正極活性物質層的正極片的正極活性物質層外表面后干燥得到復合固態電解質層。

本公開又一方面涉及一種固態電池，其包括上述固態電解質正極。

有益效果

在根據本公開的固態電解質正極中，復合固態電解質層由有機聚合物、鋰鹽、納米無機固態電解質混合一次涂布形成，工序簡單易操作。采用在有機聚合物固態電解質中加入納米無機固態電解質，為鋰離子傳導提供通暢路徑，大倍率充放電性能較好。此外，復合固態電解質層使鋰離子轉移分布均勻，減少因鋰枝晶形成造成的鋰離子虧損，能夠改善隔膜與正極材料的界面穩定性和電化學工作窗口，提高鋰離子循環性能。所采用的納米無機固態電解質的比表面積大且電導率高，增大鋰離子轉移能力，提高離子電導率。該固態電解質正極具有高離子電導率、高熱穩定性、高機械性能及高安全性。

根據本公開的固態電池具有優異的熱穩定性和機械強度性能，常溫下具有高離子電導率和鋰離子遷移數。

具體實施方式

下面將更詳細地描述本公開。

本公開一方面提供一種固態電解質正極，其包括：

形成有正極活性物質層的正極片，和