[發明專利]一種固態電池緩沖層的制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201910576312.X
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110416637B
• 公開（公告）日: 2022-08-12
• 發明（設計）人: 陳玉華;吳曉萌;吳勇民;田文生;湯衛平
• 申請（專利權）人: 上?？臻g電源研究所
• 主分類號: H01M10/42
• 分類號: H01M10/42;H01M10/056;H01M10/052
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 龐靜

1.一種固態電池緩沖層的制備方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)碳酸乙烯酯、鋰鹽為溶質，常溫下為液態的酯類或有機物為溶劑，將碳酸乙烯酯、鋰鹽溶于溶劑，得到緩沖液；

(2)將正極活性材料，導電劑，離子導體，粘結劑，鋰鹽，NMP作為溶劑，制備復合正極；

(3)負極采用金屬鋰片或復合負極；所述的復合負極采用石墨、硅或硅碳為活性材料，導電劑，離子導體，粘結劑，鋰鹽，NMP作為溶劑；當負極采用金屬鋰片時，負極不執行如下處理，當負極采用復合負極時，復合負極執行如下處理；

(4)采用PVDF、PVDF-HFP、鋰鹽、離子導體、有機溶劑制備有機無機復合固態電解質膜，并進行真空烘烤及干燥；或采用PVDF、PVDF-HFP、鋰鹽、離子導體、有機溶劑制備電解質漿料，將制備的電解質漿料涂覆于所述的復合正極、復合負極上，并進行真空烘烤及干燥；

(5)將所述的緩沖液加入所述的復合正極、復合負極以及電解質膜的表面，或者將所述的緩沖液加入步驟(4)處理后得到的復合正極、復合負極表面，充分浸潤后溶劑揮發晾干或烘干。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟(1)中碳酸乙烯酯與鋰鹽的質量比為1：(0.1-5)。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟(2)中正極活性材料、導電劑、離子導體、粘結劑、鋰鹽的質量比為(75-92)：(1-5)：(0-10)：(4-8)：(0-7)。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(3)中所述負極活性材料、導電劑、離子導體、粘結劑、鋰鹽的質量比為(75-95)：(1-5)：(0-10)：(4-8)：(0-7)。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(4)中所述PVDF：PVDF-HFP的質量比為1：(0-19)；(PVDF+PVDF-HFP)：離子導體：鋰鹽的質量比為(35-85)：(5-35)：(10-30)。

6.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述常溫下為液態的酯類或有機溶劑包括碳酸丙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、碳酸二甲酯、乙腈、二甲基甲酰胺中的一種或幾種。

7.根據權利要求1或2或3或4所述的方法，其特征在于：所述的鋰鹽為LiAsF₆、LiPF₆、LiBF₄、LiTFSI、LiClO₄中的一種或幾種。

8.根據權利要求1或3所述的方法，其特征在于：所述的正極活性材料為鎳錳鈷三元材料、鎳錳鋁三元材料、磷酸鐵鋰、錳酸鋰、富鋰錳基正極材料、鈷酸鋰中的一種或幾種。

9.根據權利要求1或3或4所述的方法，其特征在于：所述的導電劑為碳納米管、SuperP、KS-6中的一種或幾種。

10.根據權利要求1或3或4或5所述的方法，其特征在于：所述的離子導體為鋰鑭鋯氧、鋰鑭鈦氧、鋰鑭鋯鉭氧、鋰鍺磷硫中的一種或幾種。

11.根據權利要求1或3或4所述的方法，其特征在于：所述的粘結劑為PVDF、PVDF-HFP、PMMA、PEO、PAN中的一種或幾種。

12.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述步驟(4)中的真空烘烤及干燥溫度在50℃-80℃之間，采用鼓風干燥。

13.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟(5)中所述復合正極：緩沖液質量比為1：(0.1-1.5)；所述晾干或烘干溫度為20℃-65℃。

14.一種固態電池緩沖層在固態電池中的應用，其特征在于通過下述方式完成電池組裝：

將權利要求1步驟(5)處理后得到的添加緩沖層的復合正極、電解質膜、復合負極，或者得到的添加緩沖層且涂覆電解質層的復合正極、復合負極，或者將步驟(5)處理后得到的添加緩沖層的復合正極、電解質膜、金屬鋰片，或者得到的添加緩沖層且涂覆電解質層的復合正極、金屬鋰片組裝成固態電池；

將上述組裝的電池進行夾具活化或者熱壓活化，使電解質與正負極接觸緊密，以降低電池界面阻抗；

所述的夾具活化溫度45℃-85℃，活化時間為0.1-15h；所述熱壓活化壓力為0.1MPa-0.6MPa，溫度為65℃-100℃，加壓時間為1-10h。