[發明專利]準固態電池極片及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202011075336.6
• 申請日: 2020-10-09
• 公開（公告）號: CN112133887A
• 公開（公告）日: 2020-12-25
• 發明（設計）人: 張博;趙啟元;張國軍;劉永飛;梁世碩
• 申請（專利權）人: 昆山寶創新能源科技有限公司
• 主分類號: H01M4/139
• 分類號: H01M4/139;H01M4/04;H01M4/62;H01M4/13;H01M10/0525
• 代理公司: 北京清亦華知識產權代理事務所(普通合伙) 11201
• 代理人: 周慧云

本發明公開了準固態電池極片及其制備方法和應用，包括：(1)將電極活性材料與第一粉體材料混合，燒結，以便使第一粉體材料在電極活性材料表面形成包覆層；(2)將步驟(1)所得產品與第二粉體材料、導電劑、第一粘結劑和第一溶劑混合，以便得到第一漿料；(3)將第一漿料涂布在集流體上，輥壓，以便得到初始極片；(4)將第三粉體材料、第二粘結劑和第二溶劑混合，以便得到第二漿料；(5)將第二漿料涂覆在所述初始極片的至少部分表面上，以便得到準固態電池極片。該準固態電池極片在不降低電池倍率性能前提下，有效避免了電芯充放電過程中的體積膨脹/收縮、電解液潤濕性、抑制鋰枝晶的生長、電極界面副反應等問題的發生。

技術領域

本發明屬于準固態電池技術領域，具體涉及一種準固態電池極片及其制備方法和應用。

背景技術

隨著全球新能源電動汽車浪潮席卷，其銷量逐年增長，但是隨之而來的是安全事故的增加，安全性問題日益凸顯，可燃的液態有機電解液是電池自燃的主要原因。所以在各類新型電池體系中，固態電池最有希望替代目前的液態鋰電池，這已成為產業與科學界的共識。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，由于固態電解質具有不可燃、無腐蝕、不揮發、不存在漏液等優點，在高壓下更穩定，允許電池在高電壓下工作，從而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，并減輕了系統重量，實現了能量密度的同步提升。但是固態電池中的固體電解質界面阻抗偏大、材料離子電導率偏低、倍率性能差、循環穩定性兼容性欠佳等問題一直未能有效解決，因此在短期內沒有有效方法解決上述問題的情況下，需要一種折中方案解決上述的問題。

發明內容

本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在于提出一種準固態電池極片及其制備方法和應用。該準固態電池極片在不降低電池倍率性能前提下，有效避免了電芯充放電過程中的體積膨脹/收縮、電解液潤濕性、抑制鋰枝晶的生長、電極界面副反應等問題的發生。

在本發明的一個方面，本發明提出了一種制備準固態電池極片的方法。根據本發明的實施例，所述方法包括：

(1)將電極活性材料與第一粉體材料混合，燒結，以便使所述第一粉體材料在所述電極活性材料表面形成包覆層；

(2)將步驟(1)所得產品與第二粉體材料、導電劑、第一粘結劑和第一溶劑混合，以便得到第一漿料；

(3)將所述第一漿料涂布在集流體上，輥壓，以便得到初始極片；

(4)將第三粉體材料、第二粘結劑和第二溶劑混合，以便得到第二漿料；

(5)將所述第二漿料涂覆在所述初始極片的至少部分表面上，以便得到準固態電池極片。

根據本發明實施例的制備上述準固態電池極片的方法，將電極活性材料與第一粉體材料混合，經過燒結，第一粉體材料燒結過程中融化后形成核殼結構的表面包覆層，第一粉體材料依靠化學鍵作用包覆在電極活性材料表面，該包覆層結構穩定，并且接觸阻抗小。在第一漿料中添加第二粉體材料，形成初始極片，第二粉體材料作為固體電解質主要是起導離子作用，降低界面阻抗，同時還能保護電極避免電池熱失控的發生。在初始極片的表面涂覆高孔隙率的復合涂覆層，該復合涂覆層中包括第三粉體材料。高孔隙率作用主要是鋰離子能快速通過上述復合涂覆層，界面阻抗會小一些，而低孔隙率會增加阻抗。上述復合涂覆層會保護電極避免電池熱失控的發生，有效避免了電芯充放電過程中的體積膨脹/收縮、電解液潤濕性、抑制鋰枝晶的生長、電極界面副反應等問題的發生。第三粉體材料作為固體電解質主要是起導離子作用，降低界面阻抗，同時保護電極避免電池熱失控的發生。

上述方法制備得到的準固態電池極片在不降低電池倍率性能前提下，有效避免了電芯充放電過程中的體積膨脹/收縮、電解液潤濕性、抑制鋰枝晶的生長、電極界面副反應等問題的發生。在準固態電池進行針刺時，能阻止內短路最嚴重的情況發生，即鋁箔和負極LiC₆和C₆接觸，從而避免電池的冒煙和起火爆炸的可能。