[發明專利]一種固態鋰電池復合正極膜的制備方法

有效

• 申請號: 201910074271.4
• 申請日: 2019-01-25
• 公開（公告）號: CN109860550B
• 公開（公告）日: 2020-12-15
• 發明（設計）人: 鄭浩;李曉青
• 申請（專利權）人: 浙江衡遠新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/36
• 分類號: H01M4/36;H01M4/485;H01M4/505;H01M4/525;H01M4/62;H01M4/1391;H01M4/04;H01M10/052
• 代理公司: 臺州市方圓專利事務所(普通合伙) 33107
• 代理人: 徐斌斌

本發明涉及一種固態鋰電池復合正極膜的制備方法，屬于電池正極材料技術領域。為了解決現有的需添加助燒劑和界面內阻高的問題，提供一種固態鋰電池復合正極膜的制備方法，該方法包括將活性正極顆粒和LLZO固態電解質顆粒按比例進行混合球磨均勻后，烘干，得復合正極粉體顆粒；復合正極粉體顆粒中LLZO固態電解質顆粒質量含量占5.0wt％～35wt％；將復合正極顆粒、粘接劑、分散劑、增塑劑和溶劑進行混合，形成復合正極漿料；將復合正極漿料進行流延成型制成復合正極坯膜，進行烘干和排膠后，在650℃～850℃進行低溫燒結處理，得到復合正極膜。本發明能夠有效提高界面致密化和降低界面阻抗，降低界面電荷轉移電阻的效果。

技術領域

本發明涉及一種固態鋰電池復合正極膜的制備方法，屬于電池正極材料技術領域。

背景技術

電動汽車的迅速發展對電池技術提出了更高的要求，高能量密度、高安全性成為了各類動力電池發展的共同目標。現有使用最為廣泛的動力電池基于液態鋰離子電池體系，采用液態有機電解液，搭配各類負極和正極材料，實現不同的能量密度和安全特性。現有的各類液態鋰離子電池體系中，采用磷酸鐵鋰材料作為正極的電池體系具有較高的安全性和循環特性，但是該體系的能量密度不高，單體電池能量密度難以達到200Wh/kg以上。采用層狀氧化物結構正極材料的電池體系，如鈷酸鋰電池、鎳鈷錳三元電池等，具有較高的能量密度，卻在熱穩定性和循環性上有較大問題。

固態鋰電池體系是將液態鋰離子電池中的液態有機電解質替換為固態電解質。固態電解質不易燃易爆，在高溫下穩定，即使電池短路引發熱失控等問題，也不會產生安全性后果。在固態鋰電池體系中，鋰金屬負極和5V以上高電壓正極的使用成為可能，因此能量密度可以得到極大提升，達到400-500Wh/kg。固態鋰電池系統的設計中，熱管理系統可以得到簡化，提升系統能量密度。

目前固態鋰電池發展中的核心問題之一是如何在正極中構建完整的離子和電子導電網絡，并降低界面阻抗。由于固態電解質無法像液態電解質一樣在界面處流動，因此，需要人為提前設計好離子電導網絡并處理好界面。為了解決這個問題，現有的技術方案主要是：添加助燒劑，降低熱處理溫度；或者通過在正極表面包覆離子導電材料，然而，助燒劑和添加或采用表面包覆離子導電材料，形成的正極膜的孔隙會變大，并不能很好的降低材料的內阻問題。又如中國專利申請(公開號：CN107017388A)公開的一種用于固態鋰離子電池的復合材料，先將固態電解質或其前驅體與正極活性物質或其前驅體均勻混合以得到混合物粉末，再直接先進行高溫燒結處理，再進行混合配成漿料，僅是簡單的將燒結后形成的復合正極顆粒配成漿料涂覆而成，復合正極顆粒又會分散開來，并不能解決燒結本身所產生的元素擴散等問題，且采用這種方式涂覆形成的正極膜的空隙會較大，這種涂覆后烘干并不會形成界面過渡層，致密性較差，也不利于更有效的降低內阻的問題。

發明內容

本發明針對以上現有技術中存在的缺陷，提供一種固態鋰電池復合正極膜的制備方法，解決的問題是如何實現降低復合正極膜的界面阻抗。

本發明的目的是通過以下技術方案得以實現的，一種固態鋰電池復合正極膜的制備方法，該方法包括以下步驟：

A、將活性正極顆粒和LLZO固態電解質顆粒按比例進行混合球磨均勻后，烘干，得到相應的復合正極粉體顆粒；所述復合正極粉體顆粒中LLZO固態電解質顆粒的質量含量占5.0wt％～35wt％；

B、將復合正極粉體顆粒、粘接劑、分散劑、增塑劑和溶劑進行混合，形成復合正極漿料；

C、將復合正極漿料進行流延成型制成復合正極坯膜，進行烘干和排膠后，升溫控制溫度在650℃～850℃的條件下進行低溫燒結處理，得到相應的復合正極膜。