[發明專利]一種全固態鋰離子電池的電極的制備方法

有效

• 申請號: 202010841325.8
• 申請日: 2020-08-20
• 公開（公告）號: CN111710827B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 李崢;何泓材;周柯;馮玉川;陳凱;王丹丹;楊帆
• 申請（專利權）人: 蘇州清陶新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/04
• 分類號: H01M4/04;H01M4/66;H01M10/0525;H01M10/0565
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本發明提供一種全固態鋰離子電池的電極的制備方法，包括如下步驟：將第一活性物質、第一固態電解質添加到第一溶劑中，均勻混合后得到第一漿料；將第二活性物質、第二固態電解質添加到第二溶劑中，均勻混合后，得到第二漿料；在集電體上涂布第一漿料形成第一電極層，并在第一電極層上涂布第二漿料形成第二電極層；所述第二電極層在第一電極層未完全干燥的情況下涂覆到第一電極層上；所述第一溶劑的沸點低于所述第二溶劑的沸點；通過設置雙層電極層并對各層電極的溶劑進行選擇，達到了有效去除電極內部溶劑殘留的問題，提高了電池性能。

技術領域

本發明涉及鋰離子電池領域，尤其涉及一種全固態鋰離子電池的電極的制備方法。

背景技術

鋰離子電池因其重量輕、比能量/比功率高、自放電少、壽命長等特點被視為最具競爭力的電化學儲能技術之一。目前的商用鋰離子電池廣泛使用液體電解質，其特點是具備較高的電導率和優良的電化學性能；但液態電解液的閃燃點較低，在大電流放電、過度充電、內部短路等異常情況時可能導致電解液發熱自燃，甚至引起爆炸等安全問題。而使用固態電解質的全固態電池，則大幅提高了安全性，并可簡化電池安全裝置，降低制造成本；因而全固態鋰離子電池的研究正吸引越來越多的關注。

固態電池一般由正極、負極、固態電解質組成，固態電解質可以分為有機固態電解質和無機固態電解質，已有研究表明，在正極和負極中加入固態電解質顆粒同樣有利于電池性能的提高。

目前，電池正極大多通過涂布的方法來制作，先將活性物質、導電劑、鋰鹽、固態電解質等溶解于有機溶劑中，然后將混合得到的均勻漿料涂布于電極集流體上，并干燥烘烤，得到正極或負極片。但在實際使用過程中，由于涂布過程中殘留的有機溶劑會使正極和負極中的固態電解質變質，由此使得離子傳導率降低，使的電池的性能降低。

另一方面，在電極使用過程中，為了提高電池性能而選擇組成不同的多層電極是現有技術中已知的，但目前，多層電極采用逐層涂覆的方式制備，且對各層的溶劑沒有特別的要求，這無疑增加了溶劑揮發的難度，降低了電池性能。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種全固態鋰離子電池的電極制備方法，包括如下步驟：

將第一活性物質、第一固態電解質添加到第一溶劑中，均勻混合后得到第一漿料；

將第二活性物質、第二固態電解質添加到第二溶劑中，均勻混合后，得到第二漿料；

在集電體上涂布第一漿料形成第一電極層，并在第一電極層上涂布第二漿料形成第二電極層；所述第二電極層在第一電極層未完全干燥的情況下涂覆到第一電極層上；所述第一溶劑的沸點低于所述第二溶劑的沸點。

在第一電極層未完全干燥的情況下涂覆第二電極層，可以有效增加第一電極層和第二電極層之間的粘結強度，但相對的，會增加第一電極層中溶劑的揮發難度。

優選的，在涂布第一電極層后涂布第二電極層前進行第一干燥工藝，記第一干燥工藝的起始時間為t₁，第一干燥工藝的結束時間為t₂，則所述第一干燥工藝的時間△t=t₂-t₁滿足如下關系：

Φ*v₁*△t=m；

其中v₁為第一干燥工藝過程中的平均溶劑揮發速率；

Φ為比例系數；

m為第一漿料中的溶劑總量。

式中v₁為第一干燥工藝條件下溶劑從第一電極層中揮發的速率，通過常規的測試方法即可測得，Φ為比例系數，取0.05-0.3，根據實際的溶劑、電極層組成進行調整；優選為0.1-0.15。