[發(fā)明專利]一種固態(tài)鋰電池

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010631828.2
• 申請(qǐng)日: 2020-07-03
• 公開（公告）號(hào): CN111883820A
• 公開（公告）日: 2020-11-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 耿振;高欣;劉利霞;李斯劍;廖文俊;曾樂才
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海電氣集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): H01M10/0525
• 分類號(hào): H01M10/0525;H01M10/0562;H01M10/0565;H01M10/0585
• 代理公司: 上海申新律師事務(wù)所 31272
• 代理人: 吳軼淳

本發(fā)明公開了一種固態(tài)鋰電池，所述電池極芯由固態(tài)電解質(zhì)層、正極電極層、負(fù)極電極層依次疊加而成，且所述固態(tài)電解質(zhì)層設(shè)置于所述電池極芯最外層，以及設(shè)置于所述正極電極層和所述負(fù)極電極層之間。本發(fā)明通過多層疊片方式，構(gòu)建電極?電解質(zhì)三明治結(jié)構(gòu)，固態(tài)電解質(zhì)層起到電解質(zhì)、隔膜、保護(hù)層的三重作用，極芯最外層為固態(tài)電解質(zhì)層，可提升電池安全性，結(jié)合擴(kuò)大的正負(fù)極材料匹配選擇范圍，可提高電池能量密度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池、固態(tài)鋰電池領(lǐng)域，特別涉及一種固態(tài)鋰電池。

背景技術(shù)

鋰離子電池是一種重要的電化學(xué)儲(chǔ)能器件，具有能量密度高、功率密度高、響應(yīng)速度快、長壽命、無記憶效應(yīng)等特點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于消費(fèi)類電子產(chǎn)品、電動(dòng)汽車、分布式儲(chǔ)能等領(lǐng)域。鋰離子電池技術(shù)還在發(fā)展，今后能量密度將從現(xiàn)在的200Wh/kg進(jìn)一步提升到300Wh/kg。但是，在300Wh/kg的基礎(chǔ)上，其能量密度的進(jìn)一步提升受到限制，這將不能很好地滿足未來日益增長的市場需求。在鋰離子電池逐漸應(yīng)用在社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域的同時(shí)，電池的安全性成為非常重要的考慮因素。目前，鋰離子電池的安全性主要與電池內(nèi)部使用了易燃燒、熱穩(wěn)定性較差的有機(jī)電解液有關(guān)。當(dāng)電池出現(xiàn)內(nèi)外部短路、過熱時(shí)，電池內(nèi)部熱失控從而引起起火燃燒。電池的能量密度越高，安全性問題越突出。目前公認(rèn)，發(fā)展固態(tài)鋰電池，將有望能兼顧電池安全性和能量密度提升這兩方面問題。

現(xiàn)有鋰離子電池體系中，正負(fù)極材料的選擇較局限。正極大多采用含鋰過渡金屬層狀氧化物(例如，鈷酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷鋁酸鋰等)，負(fù)極大多采用無鋰負(fù)極(例如，軟碳、硬碳、石墨、硅等)。局限的正負(fù)極材料匹配，使得電池能量密度的進(jìn)一步提升受到限制。

目前傳統(tǒng)電池組裝方式，比如卷繞、疊片等，不能很好地發(fā)揮固態(tài)電池的特點(diǎn)，此外，高能量正負(fù)極材料的引入，在現(xiàn)有電池結(jié)構(gòu)下，將增加電池安全性的風(fēng)險(xiǎn)。

鑒于此，克服上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的缺陷是本領(lǐng)域亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)中固態(tài)鋰電池引入高能量密度正負(fù)極材料時(shí)，現(xiàn)有電池結(jié)構(gòu)將增加電池安全性風(fēng)險(xiǎn)的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種電池安全性能高的固態(tài)鋰電池結(jié)構(gòu)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明公開了一種固態(tài)鋰電池，所述電池極芯由固態(tài)電解質(zhì)層、正極電極層、負(fù)極電極層依次疊加而成；

所述固態(tài)電解質(zhì)層分別設(shè)置于所述電池極芯最外層，以及設(shè)置于所述正極電極層和所述負(fù)極電極層之間。

進(jìn)一步地，所述固態(tài)電解質(zhì)層面積大于所述正極電極層面積和所述負(fù)極電極層面積。

進(jìn)一步地，所述正極電極層與所述負(fù)極電極層位置可以互換。

進(jìn)一步地，所述固態(tài)電解質(zhì)層所用材料包括以下任意一種或幾種：氧化物固態(tài)電解質(zhì)、硫化物固態(tài)電解質(zhì)、聚合物固態(tài)電解質(zhì)、有機(jī)-無機(jī)復(fù)合電解質(zhì)等。

進(jìn)一步地，

所述正極電極層的正極電極材料和所述負(fù)極電極層的負(fù)極電極材料對(duì)應(yīng)匹配；

若所述正極電極層的正極電極材料為含鋰正極材料，則所述負(fù)極電極層的負(fù)極電極材料為無鋰負(fù)極或含鋰負(fù)極材料；

若所述正極電極層的正極電極材料為無鋰正極材料，則所述負(fù)極電極層的負(fù)極電極材料為含鋰負(fù)極材料。

進(jìn)一步地，所述含鋰正極材料包括以下任意一種：正交結(jié)構(gòu)聚陰離子類正極材料、層狀結(jié)構(gòu)的氧化物正極材料、尖晶石結(jié)構(gòu)正極材料等。

進(jìn)一步地，所述無鋰負(fù)極材料包括以下任意一種：碳基負(fù)極材料、硅基負(fù)極材料、氧化物基負(fù)極材料等。

進(jìn)一步地，所述無鋰正極材料包括以下任意一種：氧化物正極材料、硫化物正極材料、氟化物正極材料等。