[發明專利]全固態電池及其制備方法

在審

• 申請號: 201980084230.1
• 申請日: 2019-12-06
• 公開（公告）號: CN113196544A
• 公開（公告）日: 2021-07-30
• 發明（設計）人: 南相哲;文志雄;宋定勳
• 申請（專利權）人: 浦項產業科學研究院
• 主分類號: H01M10/0585
• 分類號: H01M10/0585;H01M10/0562;H01M4/131;H01M4/136;H01M4/62;H01M10/052
• 代理公司: 北京德琦知識產權代理有限公司 11018
• 代理人: 辛雪花;周艷玲

1.一種全固態電池，包括：

正極，位于正極集電體上；

負極，位于負極集電體上；及

固態電解質層，位于所述正極和所述負極之間，

所述正極包括正極活性物質及固態電解質，

所述正極活性物質及固態電解質的濃度具有從接近所述正極集電體的一側到接近所述固態電解質層的一側，所述正極活性物質相對于所述固態電解質的濃度下降的階梯式濃度梯度。

2.根據權利要求1所述的全固態電池，其中，

關于所述階梯式濃度梯度，從接近所述正極集電體的一側到接近所述固態電解質層的一側，正極活性物質的濃度按5～15wt％恒定且階梯性地下降。

3.根據權利要求1所述的全固態電池，其中，

在所述階梯式濃度梯度中，接近所述正極集電體的一側的正極活性物質的濃度相對于所述正極活性物質及固態電解質之和100wt％為88～97wt％。

4.根據權利要求1所述的全固態電池，其中，

在所述階梯式濃度梯度中，接近所述固態電解質層的一側的正極活性物質的濃度相對于所述正極活性物質及固態電解質之和100wt％為48～61wt％。

5.根據權利要求1所述的全固態電池，其中，

在所述階梯式濃度梯度中，濃度相同的區間的間隔相同。

6.根據權利要求1所述的全固態電池，其中，

所述正極活性物質為LiCoO₂、LiMn₂O₄、LiNiO₂、LiFePO₄、LiNi_0.5Mn_1.5O₄或由以下化學式1表示，

[化學式1]

Li_a1Ni_b1Co_c1Mn_d1M1_e1M2_f1O_2-f1

在所述化學式1中，

0.8≤a1≤1.2、0.3≤b1≤0.95、0.03≤c1≤0.3、0.001≤d1≤0.3、0≤e1≤0.05、0≤f1≤0.02及b1+c1+d1+e1+f1＝1，

M1為選自Na、Mg、Al、Si、K、Ca、Sc、Ti、V、B、Cr、Cu、Zn、Ga、Ge、Rb、Sr、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Ba、W及其組合中的一種，

M2為選自N、F、P、S、Cl、Br、I及其組合中的一種。

7.根據權利要求1所述的全固態電池，其中，

所述負極包括選自天然石墨、人造石墨、焦炭、硬碳、氧化錫、硅、鋰、氧化鋰及鋰合金中的一種以上。

8.根據權利要求1所述的全固態電池，其中，

所述固態電解質為包括氧化物類固態電解質的固態高分子電解質。

9.根據權利要求8所述的全固態電池，其中，

所述氧化物類固態電解質包括選自鋰鑭鋯氧、磷酸鈦鋁鋰、磷酸鍺鋁鋰、鈦酸鑭鋰、鋰磷氧氮、鋰硼氧氮及硼酸鋰中的一種以上。

10.根據權利要求1所述的全固態電池，其中，

所述全固態電池為雙極型。

11.一種全固態電池的制備方法，包括：

在正極集電體上涂覆包括正極活性物質及固態電解質的多個混合層，其中涂覆所述正極活性物質相對于所述固態電解質的濃度彼此不同的多個混合層；及

在被涂覆的所述多個混合層上涂覆固態電解質層，

在涂覆所述多個混合層的步驟中，

從所述正極活性物質相對于所述固態電解質的濃度高的混合層開始涂覆到所述正極集電體上來形成階梯式濃度梯度。