[發明專利]用于制備固態電池組的陰極的方法

有效

• 申請號: 202010078915.X
• 申請日: 2020-02-03
• 公開（公告）號: CN111509194B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: W.張;D.A.韋伯
• 申請（專利權）人: 大眾汽車有限公司
• 主分類號: H01M4/1391
• 分類號: H01M4/1391;H01M10/058;H01M10/0562;H01M4/131
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 章敏;邵長準

本發明涉及用于制備固態電池組的陰極的方法，其包括以下步驟：由陰極活性材料（2）和至少一種其它組分（4）制備（30）混合物（6），將混合物（6）與電子傳導性氧化物（8）混合（32）以制備粗孔陰極材料（10），借助加熱過程制備（34）陰極活性材料（2）的網絡（18），以及將粗孔陰極材料（10）與固體電解質材料（12）混合（36）以制備細孔陰極材料（14）。

技術領域

本發明涉及用于制備固態電池組的陰極的方法以及用于固態電池組的陰極。

背景技術

從現有技術中已知用于制備固態電池組的陰極的方法。然而，由于各種原因，通過已知方法制備的目前固態電池組的陰極組合物缺乏性能能力（Leistungsf?higkeit）。在此，原因主要包括活性材料和固體電解質材料之間的不充分接觸以及導致大界面電阻的降解現象。另外，常規制備的復合陰極通常具有大的孔隙率，因為難以實現有效的致密化。對于高性能的陰極，必須確保陰極內既存在足夠離子、也存在足夠電子的傳導路徑，這要求材料彼此之間盡可能無縫地結合。

從現有技術中已知的解決上述問題的方法主要是基于溶液制備陰極組合物，其中將活性材料、固體電解質和導電添加劑與聚合物粘合劑一起進行溶解，置于基材上和然后干燥。還已知通過壓制而干燥制備電極，其中將組分機械混合和然后在不使用粘合劑的情況下壓制成復合材料。還已知，代替粘合劑而將傳導性聚合物，例如聚環氧乙烷（PEO）與導電鹽組合使用。

文獻US?9,325,001?B2涉及一種復合活性材料，其包含用于涂覆復合活性材料的涂覆層，其中如此形成涂層并且將其施加在復合活性材料上，以使得在捏合該復合活性材料時，所述涂層既不破裂也不脫落。

EP?1?347?524?B1涉及一種可以可逆地嵌入和脫嵌鋰的活性材料以及包含這種活性材料的二次電池組。在此，前述文獻的目的是提出一種新型活性材料，其通過混合鋰和過渡金屬的復合氧化物而形成并且與非水性電解質一起提供新型電池組元件結構。

上述公開已知的解決方法在許多方面也已經被證明是不利的。一方面，例如基于溶液的制備未提供隨后調節在基材上所得電極的孔隙率的合理可能性。此外，迄今提出的電極只能在很小的程度上負載活性材料，因此只能提供低的能量密度。在模具中壓制的干燥電極在壓制過程之后也很難處理，如果它們不能保持所壓制的形狀。包含傳導性聚合物的方法另外由于聚合物在室溫下的低離子傳導性而不是一種有前途的方法，因為電極的倍率性能總是受到聚合物的限制。此外已知，與基于碳的導電添加劑接觸的無機固體電解質——如其在所有迄今從現有技術中已知的方法中所使用——在充電步驟期間發生反應，并且由此使得所涉復合陰極的性能能力嚴重受限。最后，還應批判性地評判粘合劑的使用，因為這由于阻塞傳導路徑也降低陰極的性能能力。

發明內容

因此，本發明的目的是至少部分消除上述缺點，本發明的目的特別是提供一種用于制備固態電池組的陰極的方法，該方法能夠以簡單且盡可能成本有利的方式和性質來制備在固態電池組中使用的可簡單操作且盡可能性能有效的陰極。

上述目的通過具有權利要求1的特征的方法以及通過根據權利要求11的陰極來實現。本發明的其它特征和細節從從屬權利要求、說明書和附圖中得出。

針對根據本發明的方法所公開的技術特征在此也適用于根據本發明的陰極，且反之亦然；因此關于本發明的各個方面的公開，總是相互參照或可相互參照。在從屬權利要求中列出了本發明的適宜的實施方案。

具體的用于制備固態電池組的陰極的方法可以優選地用于制備獨立式陰極，其中獨立式陰極尤其應理解為是指自支撐的陰極，即由于其機械強度和其高柔韌性而可以直接用于電池組中并且不必額外地安置在導電基材上。

在此，可通過該具體的方法制備的陰極可以優選地用在固態電池組中，該固態電池組可以特別地用于電動車輛或混合動力車輛中。