[發明專利]鋰離子電池正極、全固態鋰離子電池及其制備方法與用電器件

在審

• 申請號: 201811034547.8
• 申請日: 2018-09-05
• 公開（公告）號: CN109148894A
• 公開（公告）日: 2019-01-04
• 發明（設計）人: 夏暉;夏求應;孫碩;昝峰;徐璟;岳繼禮
• 申請（專利權）人: 天津瑞晟暉能科技有限公司;南京理工大學北方研究院
• 主分類號: H01M4/66
• 分類號: H01M4/66;H01M4/505;H01M10/0525;H01M10/0565
• 代理公司: 北京超凡志成知識產權代理事務所(普通合伙) 11371
• 代理人: 宋南

本發明提供了一種鋰離子電池正極、全固態鋰離子電池及其制備方法與用電器件，涉及電池技術領域，該鋰離子電池正極包括正極集流體和設置于所述正極集流體表面的正極材料層，所述正極材料層中的正極活性材料為四氧化三錳。利用該不含鋰的正極能夠緩解現有適用于全固態鋰離子電池的正極高溫退火下容易發生開裂、脫落以及難以實現與微電路集成且不易與不耐高溫的柔性基底結合的技術問題，達到提高全固態鋰離子電池適用范圍的技術效果，同時可以降低原材料以及制備的成本。

技術領域

本發明涉及電池技術領域，尤其是涉及一種鋰離子電池正極、全固態鋰離子電池及其制備方法與用電器件。

背景技術

全固態薄膜鋰電池是在傳統鋰離子電池的基礎上發展起來的一種新型結構的鋰離子電池，其基本工作原理與傳統鋰離子電池類似，即在充電過程中Li⁺從正極脫出，經過固態電解質在負極發生還原反應；放電過程則相反。全固態薄膜鋰電池可以徹底解決當前商用鋰離子電池的安全性問題，并具有超長的循環壽命、較寬的使用溫度范圍、極小的自放電率等優點，因而全固態鋰電池受到了業界的廣泛關注。全固態薄膜鋰電池可廣泛的應用于智能卡、電子標簽、集成電路等領域，被認為是微電子系統電源供應中唯一可用的能源器件以及可穿戴電子設備的理想電源，還可以應用于可植入醫療器件、航天航空等特殊領域，因而具有廣闊的市場前景。

目前全固態薄膜鋰電池中最常用的正極材料是含鋰的正極材料，如LiCoO₂材料。通常情況，這些含鋰的正極材料只有高溫退火后(如LiCoO₂需600-800℃高溫退火)才能得到較高的高結晶度以保證其優良的電化學性能。然而，高溫退火過程一方面容易造成正極活性材料薄膜開裂、脫落，導致薄膜電池形成微短路；另一方面，高溫過程與半導體工藝不匹配，難以實固態薄膜電池在微電路上的集成；此外，高溫退火過程也使得全固態薄膜鋰電池難以在一些不耐高溫、低成本、高柔性的基底(如聚酰亞胺、鋁箔等)上制備。因此，尋找適合低溫制備、具有高容量的不含鋰的正極材料來替代含鋰的正極材料，以及發展低成本、高容量的全固態薄膜鋰電池具有重要意義。

發明內容

本發明的第一目的在于提供一種鋰離子電池正極，以緩解現有適用于全固態鋰離子電池的正極高溫退火下容易發生開裂、脫落以及難以實現與微電路集成且不易與不耐高溫的柔性基底結合的技術問題。

本發明的第二目的在于提供一種全固態鋰離子電池及其制備方法，以緩解現有的全固態鋰離子電池用含鋰正極材料時容易造成正極活性材料薄膜開裂、脫落、難以實現與微電路集成且不易與不耐高溫的柔性基底結合的技術問題。

本發明的第三目的在于提供一種包括上述全固態鋰離子電池的用電器件。

為了實現本發明的上述目的，特采用以下技術方案：

一種鋰離子電池正極，包括正極集流體和設置于所述正極集流體表面的正極材料層，所述正極材料層中的正極活性材料為四氧化三錳。

一種全固態鋰離子電池，包括正極、負極和固態電解質；包括正極集流體和設置于所述正極集流體表面的正極材料層，所述正極材料層中的正極活性材料為四氧化三錳，所述負極中的負極活性材料為含鋰金屬，所述固態電解質為含鋰化合物；

優選地，所述正極材料層為四氧化三錳薄膜。

一種全固態鋰離子電池的制備方法，使所述正極、所述固態電解質和所述負極依次貼合后，得到所述全固態鋰離子電池。

一種用電器件，包括上述全固態鋰離子電池。

與已有技術相比，本發明具有如下有益效果：