[發(fā)明專利]固態(tài)電池及其制備方法

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• 申請日: 2020-08-31
• 公開（公告）號: CN111969252A
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設計）人: 李瑞杰;王磊;黃海強;陳少杰;周龍捷
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技有限公司
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/0562;H01M10/0525
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 張美月

本發(fā)明提供了一種固態(tài)電池及其制備方法。該固態(tài)電池的制備方法包括：對固態(tài)電解質(zhì)和分散溶劑的混合液進行充電，使固態(tài)電解質(zhì)上負載同性電荷，得到固態(tài)電解質(zhì)分散液，其中，在外力的作用下，固態(tài)電解質(zhì)具有延展性；采用至少部分固態(tài)電解質(zhì)分散液分別在正極極片和負極極片的一個表面進行涂覆，依次形成第一固態(tài)電解質(zhì)膜層和第二固態(tài)電解質(zhì)膜層；使第一固態(tài)電解質(zhì)膜層和第二固態(tài)電解質(zhì)膜層相向疊放設置，并依次進行加熱加壓及烘干處理，得到固態(tài)電池。采用上述方法制得的固態(tài)電解質(zhì)膜層中不含粘結劑，其尺寸可控，這極大地提高了固態(tài)電池的重量能量密度與體積能量密度；對電解質(zhì)層的形狀與尺寸均無要求，能夠根據(jù)實際要求改變與定制，靈活性更高。

技術領域

本發(fā)明涉及固態(tài)電池制備領域，具體而言，涉及一種固態(tài)電池及其制備方法。

背景技術

固態(tài)電池采用不可燃的固態(tài)電池電解質(zhì)替換了可燃性的有機液態(tài)電解質(zhì)，大幅提升了電池系統(tǒng)的安全性，同時能夠更好地適配高能量正負極并減輕系統(tǒng)重量，實現(xiàn)電池能量密度的同步提升。目前固態(tài)電池中的固態(tài)電解質(zhì)層通常采用勻漿、涂布的工藝制作而成。通常在勻漿步驟中，將固態(tài)電解質(zhì)與粘結劑溶液混合在一起，再經(jīng)涂布、干燥后制成連續(xù)的電解質(zhì)薄膜。在這種工藝中，為了保證電解質(zhì)膜的連續(xù)性，需要在固態(tài)電解質(zhì)中添加粘結劑。然而粘結劑一般不具有離子導電性，所以粘結劑的添加會導致固態(tài)電解質(zhì)的離子電導率顯著下降，這就會造成電池的倍率性能與容量發(fā)揮的嚴重損失。

目前另外一種制備無粘結劑固態(tài)電解質(zhì)層的方法是，將固態(tài)電解質(zhì)粉末均勻地鋪散在預制模具套筒中，通過外加壓力擠壓成型。這種方法的缺點在于：(1)所制備的電解質(zhì)層完全由外加壓力壓制而成，無法將厚度減薄。通常上述電解質(zhì)層的厚度在0.5mm～1.5mm之間，這就使得電池的能量密度極低，無實際應用價值。(2)該工藝需要將固態(tài)電解質(zhì)粉末均勻地平鋪在模具之中，這就使得電解質(zhì)層的尺寸嚴重依賴于模具的尺寸。且由于平鋪粉末均勻性的問題，這種方法壓制成的電解質(zhì)層尺寸較小，通常在0.5cm²～1cm²之間，這就使得該方法無法大規(guī)模工業(yè)化應用。

由此可知，現(xiàn)有制備固態(tài)電解質(zhì)膜的方法存在以下問題：①傳統(tǒng)濕法涂布工藝需要在電解質(zhì)層中添加粘結劑，②使用模具壓制電解質(zhì)粉末制作的電解質(zhì)層無法做薄，③使用外加壓力壓制電解質(zhì)粉末制作電解質(zhì)層面積無法放大。

鑒于上述問題的存在，有必要提供一種尺寸可控的、能量密度高和離子電導率好的固態(tài)電池的制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的在于提供一種固態(tài)電池及其制備方法，以解決現(xiàn)有的固態(tài)電池因含有粘結劑導致其存在尺寸可調(diào)性差、能量密度低和離子電導率差等的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一方面提供了一種固態(tài)電池的制備方法，該固態(tài)電池的制備方法包括：對固態(tài)電解質(zhì)和分散溶劑的混合液進行充電，使固態(tài)電解質(zhì)上負載同性電荷，得到固態(tài)電解質(zhì)分散液，其中，在外力的作用下，固態(tài)電解質(zhì)具有延展性；采用至少部分固態(tài)電解質(zhì)分散液分別在正極極片和負極極片的一個表面進行涂覆，依次形成第一固態(tài)電解質(zhì)膜層和第二固態(tài)電解質(zhì)膜層；使第一固態(tài)電解質(zhì)膜層和第二固態(tài)電解質(zhì)膜層相向疊放設置，并依次進行加熱加壓及烘干處理，得到固態(tài)電池。

進一步地，固態(tài)電解質(zhì)與分散溶劑的重量比為1:(0.4～0.7)；優(yōu)選地，分散溶劑選自苯、甲苯、二甲苯、正己烷、庚烷、辛烷、乙酸乙酯、丁酸丁酯、丙酮、丁酮和戊酮組成的組中的一種或多種；優(yōu)選地，在進行充電過程之前，該制備方法還包括將固態(tài)電解質(zhì)與分散溶劑進行預分散處理。

進一步地，充電過程中施加的電壓為40～80kV，作用時間為1～20s。

進一步地，采用部分固態(tài)電解質(zhì)制備正極極片，且正極極片中，固態(tài)電解質(zhì)的重量百分含量為10～50％；采用部分固態(tài)電解質(zhì)制備負極極片，且負極極片中，固態(tài)電解質(zhì)的重量百分含量為10～85％。

進一步地，第一固態(tài)電解質(zhì)膜層和第二固態(tài)電解質(zhì)膜層的厚度小于15μm，優(yōu)選為5～10μm。