[發明專利]一種固態電池電極單元

有效

• 申請號: 201911275604.6
• 申請日: 2019-12-12
• 公開（公告）號: CN111092261B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發明（設計）人: 姜濤;孫煥麗;劉曉蕾;閆國豐;孟祥宇;翟喜民;許立超;趙子亮
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0562
• 分類號: H01M10/0562;H01M10/058
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

本發明涉及一種固態電池電極單元。所述固態電池電極單元包括正極極層、負極極層和電解質層；所述電解質層包括具有濃度梯度分布的正極固態電解質和具有濃度梯度分布的負極固態電解質。本發明所述固態電池為含有連續過渡梯度電解質，大大改善了固態電池的界面電阻情況，不但提高了固態電池的電性能還能夠保證電池安全性不降低；同時，所述固態電解質層可以通過常規方法制得，工藝簡便。

技術領域

本發明屬于固態電池技術領域，具體涉及一種固態電池電極單元。

背景技術

近年以來，頻頻發生的電動汽車起火事故讓電動汽車的安全問題成為了公眾的關注焦點。安全問題已經超越了續航里程焦慮，成為了消費者最為關切的首要問題。高安全性是新能源發展的關鍵和基礎，“安全第一”是確保電動汽車長期健康持續發展的關鍵和前提。

動力電池是電動汽車最為核心的部件，其性能對于電動汽車的整體性能起著決定性的作用，特別是安全性。大部分電動汽車安全問題均由動力電池引起，在行業在不斷追求電池高能量密度來提升整車續駛里程的同時，安全問題則變得更加突出。而此時，兼具高安全性和高能量密度的固態電池逐漸走進大家的視野，由于固態電池中不含可燃的液體電解質，這一特性能夠極大地改善電池的安全性。固態電池已被公認為下一代動力電池首選。

然而，現有固態電池中由于固態電解質離子導電率不高，且存在多種界面，導致固態電池的整體性能并不理想。現有改善上述問題的方法通常是在固態電池中添加一些液態或者是凝膠態的電解液，對電池界面進行浸潤，進而提升電池電性能，但這樣的做法勢必會導致固態電池的安全性大幅降低。

CN107946636A公開了一種固體電解質材料、固態電池及其應用。用液態離子液體與固體顆粒進行復合，形成固-液-固相界面，所有固體顆粒相互接觸形成網絡，所有固體顆粒中的液態離子導體相連通形成金屬離子快速傳輸通道網絡，進而提升固態電池性能。但是所述方法由于具有大量離子液體加入，勢必會導致固態電池的安全性下降。

CN105280884B公開了一種具有固體電解質濃度梯度的全固體電極結構，所述方法在正負電極內采用具有濃度梯度的固態電解質，但實際為電極具有濃度梯度，且仍然為單電解質層，正負電極與電解質層接觸的界面不具備連續過渡特點，界面電阻勢必不會降低。

CN108695547A公開了一種有機-無機復合的電解質膜，該電解質膜包括兩層結構，兩層結構具有不同的無機固體電解質含量。但是所述組成的體系內仍含有一定的鋰鹽，不屬于全固態電池范疇，且電解質含量也不具備連續的梯度濃度。

因此，本領域需要開發出一種新型的固態電池，其具有較好的電化學性能和安全性能，且制備過程簡單，可工業化生產。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種固態電池電極單元。所述固態電池電極單元具有較好的電化學性能和安全性能，且制備工藝簡單，可工業化生產。

為達上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明的目的之一在于提供一種固態電池電極單元，所述固態電池電極單元包括正極極層、負極極層和電解質層；所述電解質層包括具有濃度梯度分布的正極固態電解質和具有濃度梯度分布的負極固態電解質。

本發明提供了一種含有連續過渡梯度電解質的固態電池，通過采用具有兩種不同包覆層的固態電解質，組成具有電解質連續分布，且具有濃度梯度的混合固態電解質層。該電解質層的兩側分別具有與其相鄰的正負極層中相同的電解質材料，這可大大改善固態電池的界面電阻情況，不但提高了固態電池的電性能還能夠保證電池安全性不降低。本發明所述固態電解質層可以通過常規的方法制備得到，本領域技術人員可根據實際情況進行選取，本發明示例性的制備方法為：通過流延或者噴涂的方式制得，工藝簡便。

優選地，所述電解質層中，正極固態電解質的濃度梯度≤20％，例如0.5％、1％、2％、2.5％、5％、8％、10％、12％、15％、16％或18％等。