[發明專利]一種全固態電池的制備方法及全固態電池

在審

• 申請號: 202110291593.1
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN112928337A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 翟喜民;姜濤;陳慧明;孫煥麗;胡景博;趙光宇;閆晟睿
• 申請（專利權）人: 中國第一汽車股份有限公司
• 主分類號: H01M10/058
• 分類號: H01M10/058;H01M10/052;H01M10/0525
• 代理公司: 北京遠智匯知識產權代理有限公司 11659
• 代理人: 王巖

本發明提供了一種全固態電池的制備方法及全固態電池，所述的制備方法包括：裝配全固態電池組件后，注入固態電解質溶液，干燥后得到全固態電池。本發明通過將固態電解質溶液填充進全固態電池組件內，形成離子通路，改善了電極與電解質間界面，避免了全固態電池的電極在制備過程中需要增加固態電解質和添加劑，而且避免了乙苯等劇毒溶劑的使用，還有效避免了電極制備過程中對于環境露點的限制，本發明提供的制備方法能夠兼容現有的液態鋰離子電池生產設備，具有制備工藝簡單、易于工業化和適用性強等特點。

技術領域

本發明屬于電池技術領域，涉及全固態電池，尤其涉及一種全固態電池的制備方法及全固態電池。

背景技術

目前，大部分電動汽車安全問題均由動力電池引起，在行業不斷追求電池高能量密度來提升整車續駛里程的同時，安全問題則變得更加突出。而通過固態電解質取代有機電解液的固態電池有望成為目前市場上鋰離子電池安全的替代品。

使用硫化鋰(Li₂S)等作為起始材料的硫化物基固體電解質擁有極高的離子電導率(10^-3～10^-2S/cm)，全固態鋰二次電池不使用可燃有機溶劑，因此簡化了安全裝置。除了能夠提高生產率之外，它還可以在電池中串聯堆疊以實現高電壓。另外，在這種類型的固體電解質中，由于無除鋰離子以外的陰離子遷移，因此預期不會發生由于陰離子的移動引起的副反應而提高安全性和耐久性。

與液態鋰離子電池電極的情況相比，全固態電池電極的制造是基于干燥條件下活性材料、固體電解質和添加劑的繁瑣混合，同時兼容活性材料、固體電解質和添加劑的溶劑有限，通常為甲苯等劇毒溶劑，硫化物基固態電池電極的制造要復雜得多。

CN103956458A公開了一種鋰離子電池復合正極及其制備方法與在全固態鋰離子電池中的應用，該鋰離子電池復合正極由正極活性物質、無機固態電解質和氧化導電添加劑組成；正極活性物質為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和鎳鈷錳三元材料中任一種；無機固態電解質為硼酸鋰、偏硼酸鋰和氟化鋰中至少一種；氧化物導電添加劑為氧化銦錫、氧化銦、二氧化錫、氧化鋅、氧化鎳和四氧化三鐵中任一種。制備方法包括：(1)將正極活性物質、無機固態電解質和氧化物導電添加劑混合后進行球磨，經烘干后壓制成陶瓷片；(2)將陶瓷片燒結即得復合正極。該發明采用干法制備復合電極，復合正極中，存在無機固態電解質和活性材料界面結合較差的問題。

CN109326820A公開了一種硫化物電解質和正極復合層的制作方法，具體包括：(1)將紅磷，斜方晶硫溶解于醇類有機溶劑中，在微波照射下加速反應，得到液體狀的P₂S₅；(2)在反應器內放置襯底，將得到的液體狀的P₂S₅加入Li₂S溶于醇類有機溶劑形成源溶液；(3)將載氣通入反應器內，流量分別控制在300～1200sccm，壓力保持在10～100mbar；(4)將源溶液通過脈沖噴嘴噴射至蒸發區域，脈沖頻率為1～10Hz，單次脈沖噴射時間為4～100ms，在襯底上得到鋰離子固體電解質P₂S₅-Li₂S和正極復合層。但是該方法的工藝復雜，不適合規?；a。

CN103339763A公開一種固態電池電極，所述固態電池電極由鋰離子導體、活性物質和固體電解質形成，其包括含有多個鋰離子導體和多個活性物質的顆粒體。但是上述固態電池電極，在組裝電池時，與固態電解質壓合，電極與固態電解質之間存在接觸不良的問題，導致電池內阻較大。

現有固態電池均存在制備工藝復雜、電極與電解質接觸不充分和不易于工業化生產等問題，因為，如何在保證固態電池具有制備工藝簡單的情況下，能夠在電極制備過程中無需混入固態電解質，改善電極與電解質間界面，成為目前迫切需要解決的問題。

發明內容