[發明專利]固態鋰電池及其制備方法

有效

• 申請號: 202010885545.0
• 申請日: 2020-08-28
• 公開（公告）號: CN112072164B
• 公開（公告）日: 2023-05-12
• 發明（設計）人: 陳少杰;黃海強;王磊;李瑞杰;周龍捷
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/052
• 分類號: H01M10/052;H01M10/056;H01M4/13;H01M4/36;H01M10/058
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 肖冰濱;王曉曉

本發明涉及鋰電池領域，公開了一種固態鋰電池及其制備方法。該固態鋰電池包括正極、負極以及位于正極和負極之間的固態電解質層，所述正極包括正極集流體和形成在正極集流體上的固態正極活性材料層，其特征在于，所述固態正極活性材料層中的活性材料選自LiMO₂中的一種或多種，M選自Co、Ni和Mn中的一種或多種；所述固態電解質層含有硫化物和粘結劑；所述負極包括負極集流體以及形成在負極集流體上的負極活性材料層，且至少與所述固態電解質層接觸的負極活性材料層為凝膠態負極活性材料層。本發明可提供一種能夠改善界面接觸，并能夠快速提高體系的鋰離子電導率、降低界面阻抗的新型的固態鋰電池。

技術領域

本發明涉及鋰電池領域，具體涉及一種固態鋰電池及其制備方法。

背景技術

固態電池采用不可燃的固態電解質替換了可燃性的有機液態電解質，大幅提升了電池系統的安全性，同時能夠更好地適配高能量正負極并減輕系統重量，實現能量密度同步提升。在各類新型電池體系中，固態電池是距離產業化最近的下一代技術，這已成為產業與科學界的共識。

目前固態鋰電池通常采用無機氧化物電解質或聚合物電解質與液態電解質相互混合的方式進行界面改善和制備，但由于本身無機氧化物類電解質和聚合物電解質本身的離子電導率比較低，因此需要加入比較多的液態電解質才能改善整個電池的內阻和電導率，較多液態電解質的加入不利于固態鋰電池整體安全性的提高。理論上，不含任何電解液成分的全固態鋰電池具有最高的安全性，但全固態體系由于全部都是無機顆粒形成的顆粒之間的固固接觸會導致整體存在比較大的界面問題，需要外加非常大的壓力，直接影響電池使用工況、電池倍率和循環性能。因此如何改善界面同時保持高的安全性一直以來是固態鋰電池研究者需要挑戰的技術難題。

發明內容

本發明的目的是針對目前固態電池界面融合技術的缺失與不足，提供一種能夠改善界面接觸，并能夠快速提高體系的鋰離子電導率、降低界面阻抗的新型的固態鋰電池。

為了實現上述目的，本發明一方面提供一種固態鋰電池，該固態鋰電池包括正極、負極以及位于正極和負極之間的固態電解質層，所述正極包括正極集流體和形成在正極集流體上的固態正極活性材料層，其中，所述固態正極活性材料層中的活性材料選自LiMO₂中的一種或多種，M選自Co、Ni和Mn中的一種或多種；所述固態電解質層含有硫化物和粘結劑；所述負極包括負極集流體以及形成在負極集流體上的負極活性材料層，且至少與所述固態電解質層接觸的負極活性材料層為凝膠態負極活性材料層。

優選地，所述固態正極活性材料層含有60-85重量％的正極活性材料、2-5重量％的第一導電劑、10-30重量％的硫化物電解質和1-5重量％的第一粘結劑。

優選地，所述正極集流體為涂碳鋁箔。

優選地，所述LiMO₂為LiCoO₂、LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂、NCM523、NCM622和NCM811中的一種或多種。

優選地，所述第一導電劑為SP(炭黑)、CNT(碳納米管)、VGCF(碳纖維)、銀粉和鋁粉中的一種或多種。

優選地，所述硫化物電解質為thio-LISICON、Li₁₀GeP₂S₁₂、Li₆PS₅Cl、Li₁₀SnP₂S₁₂、Li₂S-P₂S₅、Li₂S-SiS₂和Li₂S-B₂S₃中的一種或多種。

優選地，所述第一粘結劑為聚偏氟乙烯和橡膠類粘結劑中的一種或多種。