[發(fā)明專(zhuān)利]一種提高固態(tài)鋰電池?zé)Y(jié)性能的方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010789135.6
• 申請(qǐng)日: 2020-08-07
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111987345A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳慶;廖健淞;司文彬;白濤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 成都新柯力化工科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01M10/056
• 分類(lèi)號(hào): H01M10/056;H01M10/058;H01M10/0525;H01M10/42
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高固態(tài)鋰電池?zé)Y(jié)性能的方法。本發(fā)明一種提高固態(tài)鋰電池?zé)Y(jié)性能的方法，使用聚苯乙烯對(duì)負(fù)熱膨脹材料進(jìn)行包覆處理后，將獲得的顆粒作為造孔劑與固體電解質(zhì)復(fù)合燒結(jié)，形成兩端具有三維孔隙結(jié)構(gòu)的復(fù)合電解質(zhì)，向兩端的孔隙分別注入正負(fù)極電極材料，通過(guò)降溫?zé)Y(jié)使形成的固態(tài)電池均勻致密；本發(fā)明通過(guò)具有負(fù)熱膨脹的顆粒在降溫?zé)Y(jié)過(guò)程中自發(fā)膨脹對(duì)正負(fù)極材料的擠壓，有效提高正負(fù)極材料與電解質(zhì)的接觸和材料整體的致密性，從而提高電池的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鋰電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高固態(tài)鋰電池?zé)Y(jié)性能的方法。

背景技術(shù)

鋰離子電池能量密度高，穩(wěn)定性強(qiáng)，無(wú)記憶效應(yīng)，循環(huán)壽命長(zhǎng)，作為一種商業(yè)化的高效儲(chǔ)能器件得到了廣泛應(yīng)用。目前商業(yè)鋰離子電池主要采用有機(jī)電解液，其在非常規(guī)環(huán)境下存在漏液、燃燒、爆炸等安全隱患。即傳統(tǒng)鋰離子電池中所使用的電解質(zhì)為液態(tài)的六氟磷酸鋰，由于其自身極不穩(wěn)定，容易分解導(dǎo)致電池脹氣，同時(shí)在高溫、短路、過(guò)充或物理碰撞時(shí)極易燃燒和爆炸。盡管通過(guò)外部封裝加入保護(hù)機(jī)制，其仍然具有較大的安全隱患。

固態(tài)鋰離子電池使用固態(tài)電解質(zhì)替代液態(tài)電解質(zhì)，可以從根本上解決液態(tài)鋰離子電池的安全問(wèn)題和使用溫區(qū)問(wèn)題，同時(shí)可以有效降低電解質(zhì)對(duì)正負(fù)極的腐蝕。填充燒結(jié)是固態(tài)電池的主流合成技術(shù)之一，通過(guò)制備出具有三維結(jié)構(gòu)的固體電解質(zhì)后，向孔隙中填充電極材料的溶膠或粉體，可以有效降低界面阻抗和縮短鋰離子遷移距離。但電極材料填充至孔隙中燒結(jié)時(shí)難以形成致密結(jié)構(gòu)，電極與電解質(zhì)接觸不佳，從而引起電池內(nèi)阻較大，電池性能下降。因此針對(duì)電極材料填充燒結(jié)過(guò)程的致密化和充分接觸具有十分重要的實(shí)際意義。

申請(qǐng)?zhí)枮?01810345883.8的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種用于全固態(tài)鋰電池的陶瓷固態(tài)電解質(zhì)的制備方法，包括如下步驟：將碳酸鋰、氧化鑭、氧化鋯和氧化鍺粉末按照化學(xué)計(jì)量比混合，并加入一定量的氧化鋁作為相穩(wěn)定劑，進(jìn)行球磨均勻混合，然后在馬弗爐中高溫?zé)Y(jié)成相，再通過(guò)高壓壓片，最后進(jìn)一步高溫?zé)Y(jié)致密化，形成高離子傳導(dǎo)率、低活化能、可重復(fù)利用的陶瓷固態(tài)電解質(zhì)。

申請(qǐng)?zhí)枮?01710111544.9的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種全固態(tài)鋰電池及其制備方法，該全固態(tài)鋰電池包括正極片、負(fù)極片和固態(tài)電解質(zhì)層，所述正極片包括正極活性物質(zhì)，所述正極活性物質(zhì)包括正極材料顆粒和包覆在所述正極材料顆粒表面的含氟鈦酸鋰層。本公開(kāi)提出的采用正極材料和四氟化鈦、鋰鹽混合燒結(jié)進(jìn)行反應(yīng)制備正極材料表面包覆有含氟鈦酸鋰層的正極活性物質(zhì)的方法，可以對(duì)正極材料的表面進(jìn)行均勻地修飾，得到表面氟含量和含氟鈦酸鋰層厚度可控的正極材料，將該正極材料用于全固態(tài)鋰電池時(shí)可以穩(wěn)定包覆層結(jié)構(gòu)，避免正極材料與固態(tài)電解質(zhì)之間發(fā)生界面反應(yīng)或元素?cái)U(kuò)散，降低界面阻抗。

申請(qǐng)?zhí)枮?01910468555.1的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種全固態(tài)鋰離子電池及其一體化復(fù)合燒結(jié)制備工藝，全固態(tài)鋰離子電池包括至少一種電極-電解質(zhì)復(fù)合電極片構(gòu)成，所述電極-電解質(zhì)復(fù)合電極片中電極為氧化物鋰電正極或氧化物負(fù)極材料，電解質(zhì)為固態(tài)氧化物電解質(zhì)。本發(fā)明可有效的改善全固態(tài)鋰電池的界面問(wèn)題，顯著提高電極和固態(tài)電解質(zhì)之間的界面結(jié)合度和界面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，使單體電芯的具備較高致密度和能量密度，同時(shí)具備十分優(yōu)異的安全性能，適合大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)用。

申請(qǐng)?zhí)枮?01811166866.4的中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)了一種高鋰離子電導(dǎo)率的固體電解質(zhì)及其制備方法，該固體電解質(zhì)的化學(xué)式為L(zhǎng)i_7-3xGa_xLa₃Zr₂O₁₂，其中0.15≤x≤0.6；其空間群為I-43d，區(qū)別于一般石榴石結(jié)構(gòu)的Ia-3d，其具有較高的鋰離子電導(dǎo)率(1.45×10^-3S/cm)和致密度(98％)。

上述專(zhuān)利均是鋰離子電池制備或者改善固態(tài)鋰離子電池電極和固態(tài)電解質(zhì)之間的界面結(jié)合度和界面結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性為目的，但是鋰離子電池固態(tài)電解質(zhì)在燒結(jié)過(guò)程中還是會(huì)存在燒結(jié)不充分甚至導(dǎo)致難以均勻致密的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容