[發明專利]一種低內阻全固態電池及制備方法

有效

• 申請號: 202110094378.2
• 申請日: 2021-01-25
• 公開（公告）號: CN112652815B
• 公開（公告）日: 2021-10-29
• 發明（設計）人: 劉艷俠;張濤;高文超;楊幸遇;秦盼盼;趙沖沖
• 申請（專利權）人: 鄭州中科新興產業技術研究院
• 主分類號: H01M10/0565
• 分類號: H01M10/0565;H01M10/052;H01M10/058;H01M4/62;H01M4/36;H01M4/04
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 王紅培

1.一種低內阻全固態電池，包括正電極層和復合負電極層，其特征在于：正電極層和復合負電極層之間設有固態電解質層，固態電解質層與正電極層固化一體制備，所述復合負電極層包括負電極層和緩沖層，緩沖層由硬碳和導電聚合物組成，緩沖層與負電極層一體化制備。

2.根據權利要求1所述的低內阻全固態電池，其特征在于：所述復合負電極層在鋰鹽溶液中浸泡后烘干。

3.根據權利要求1所述的低內阻全固態電池，其特征在于：所述固態電解質層采用聚合物固態電解質，所述聚合物固態電解質包括聚合物基體和鋰鹽，聚合物基體為聚環氧乙烷、聚硅氧烷、聚對苯二甲酸乙二醇酯、聚偏氟乙烯、聚碳酸乙烯酯、聚碳酸丙烯酯或聚甲基丙烯酸甲酯的一種或幾種混合。

4.根據權利要求2所述的低內阻全固態電池，其特征在于：所述鋰鹽包括LiPF₆、LiTFSI、LiClO₄、LiBO₄、LiAsF₆、LiCF₃SO₃或LiBC₄O₈的一種或者幾種混合。

5.根據權利要求1所述的低內阻全固態電池，其特征在于：硬碳顆粒D₅₀為7~12μm，比表面積在600-1200m²/g之間，大孔體積占孔容積的60-80%；導電聚合物包括聚乙烯二氧噻吩、聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯或聚苯胺的一種或幾種混合。

6.權利要求1-5任一項所述的低內阻全固態電池的制備方法，其特征在于，步驟如下：

（1）將正極活性物質、導電劑、粘結劑加入溶劑中，采用濕法勻漿工藝，正極活性物質材料分兩批加入，真空高速攪拌，得到漿料，漿料固含量65-75%，漿料粘度在6000~12000mPa.s，采用涂布機以間歇涂布方式將正極漿料涂布在鋁箔上，得到正極片；

（2）將聚合物固態電解質溶于溶劑中，攪拌后加入增塑劑和填料，在-0.1MPa真空度下攪拌成透明液體，采用涂布機以間歇涂布方式將漿料涂布在正極片上，涂布厚度30-50μm，經100℃烘箱干燥與正極層固化為一體，得到固態電解質層；

（3）將負極活性物質、超導炭黑、羥甲基纖維素鈉加入到水溶劑中，采用濕法勻漿工藝，負極活性物質材料分兩批加入，真空高速攪拌，得到負極漿料；采用涂布機以間歇涂布方式將負極漿料涂布在銅箔上，得到負極片；

（4）將硬碳和導電聚合物溶于CMC膠液里攪拌，采用涂布機以間歇涂布方式將漿料涂布在負極片上，涂布厚度在20-30μm，經60℃烘箱干燥與負極層固化為一體，得到復合負電極層；

（5）將復合負電極層在鋰鹽溶液浸泡1-5min后經烘箱烘干；

（6）按照負極片面容量為正極片面容量的1.0~1.2倍，且負極極片尺寸大于正極極片0~2mm，制備得到電池。

7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述步驟（1）中各物質的百分含量為：正極活性物質96~98%、導電劑1~2%、粘結劑1~2%；其中導電劑為乙炔黑、超導炭黑、導電石墨、碳納米管、碳纖維、氣相生長纖維或石墨烯中的一種或幾種；所述的粘結劑為聚偏氟乙烯、羥甲基纖維素鈉、丁苯橡膠、有機烯酸、羧酸酯類或海藻酸鈉中的一種或多種。

8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述步驟（2）中正極漿料涂布面密度為8~25mg/cm²。

9.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述步驟（3）中各物質的百分含量為負極活性物質94~98%、導電劑1~3%、粘結劑1~3%；步驟（3）中漿料固含量35-55%，漿料粘度在4000~8000mPa.s，涂布面密度為5~15mg/cm²。

10.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于：所述步驟（4）中硬碳質量百分比為47-53%、導電聚合物質量百分比為47-53%。