[發(fā)明專利]一種全固態(tài)鋰離子電池

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110602651.8
• 申請日: 2021-05-31
• 公開（公告）號: CN113363556B
• 公開（公告）日: 2022-08-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭鑫;韓乃旺;張萍;汪輝;林志菲;曹干順;關(guān)紅花;吳佳怡
• 申請（專利權(quán)）人: 天能帥福得能源股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0525
• 分類號: H01M10/0525;H01M4/46;H01M4/505;H01M4/525;H01M10/0565
• 代理公司: 南昌合達(dá)信知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 36142
• 代理人: 陳龍

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全固態(tài)鋰離子電池，包括如下制備步驟：S1.電解質(zhì)溶液的制備：在室溫下，邊攪拌邊向醇類溶劑中緩慢加入PVB，攪拌至PVB完全溶解，將硫化物電解質(zhì)加入溶液中攪拌至溶解；S2.負(fù)極的制備；S3.固態(tài)電解質(zhì)隔離層的制備：將負(fù)極片浸潤至電解質(zhì)溶液中，保持4～6秒，脫離液面時，傾斜面與水平面之間保持≤10°的夾角，烘干，負(fù)極片表面形成固態(tài)電解質(zhì)隔離層；S4.電池組裝。本發(fā)明全固態(tài)鋰離子電池，正極采用高熵鋰鎳鈷鋁合金，負(fù)極采用涂在銅箔集流體的硅碳負(fù)極層，隔離層是摻有固態(tài)電解質(zhì)的高分子PVB層，具更高的離子導(dǎo)電率、更好的安全性能、更優(yōu)異的循環(huán)壽命和倍率性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋰離子電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種全固態(tài)鋰離子電池。

背景技術(shù)

鋰離子固態(tài)電解質(zhì)目前可分為兩大類：無機(jī)類和聚合物類。其中，聚合物類固態(tài)電解質(zhì)具有低密度、易加工、制作外形靈活、安全系數(shù)高等特點(diǎn)，在下一代高安全全固態(tài)鋰離子電池中有著廣泛的應(yīng)用前景。目前使用的聚合物基體有PEO(聚氧化乙烯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PVA(聚乙烯醇)等，其中PEO應(yīng)用最為常見。PEO電解質(zhì)的常溫電導(dǎo)率低，需要在60℃以上的溫度下工作。無機(jī)電解質(zhì)的離子導(dǎo)電性好，工作溫度的依存性小，但無機(jī)電解質(zhì)的加工性能差，阻礙了在全固態(tài)電池中的應(yīng)用發(fā)展。

中國專利CN110474089A公開了一種固態(tài)聚合物電解質(zhì)及其制備方法和全固態(tài)鋰離子電池，固態(tài)聚合物電解質(zhì)包括交聯(lián)聚合物和鋰鹽；全固態(tài)鋰離子電池包括正電極、固態(tài)聚合物電解質(zhì)和負(fù)電極，所述正電極包括正極集流體和正極材料；所述正極材料包括異氰酸酯交聯(lián)劑、正極活性物質(zhì)；所述負(fù)電極包括負(fù)極集流體和負(fù)極材料；所述負(fù)極材料包括異氰酸酯交聯(lián)劑、負(fù)極活性物質(zhì)；所述固態(tài)聚合物電解質(zhì)為上述方案所述固態(tài)聚合物電解質(zhì)。

中國專利CN108232318A公開了一種全固態(tài)動力鋰離子電池的制作方法，首先將正極活性材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、聚合物電解質(zhì)溶解在溶劑中，制備成正極漿料，并涂敷于正極集流體上，經(jīng)熱處理和輥壓處理得到正極片；然后將負(fù)極材料、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、聚合物電解質(zhì)溶解在溶劑中，制備成負(fù)極漿料，并涂覆于負(fù)極集流體上，經(jīng)熱處理和輥壓處理得到負(fù)極片；然后將聚合物電解質(zhì)、填料、鋰鹽溶解于溶劑中，制備成電解質(zhì)溶液；將上述電解質(zhì)溶液涂覆于正極片或負(fù)極片表面，經(jīng)熱處理，得到帶有電解質(zhì)層的正極片或負(fù)極片；最后采用卷繞或疊片的方式，將正極片和負(fù)極片組裝成全固態(tài)鋰離子電池。

上述兩類鋰離子電池的正極均采用傳統(tǒng)的制備方法，由活性物質(zhì)、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑等混合后涂布在集流體上，需要適宜的導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑和集流體。

中國專利CN107591568A公開了一種層疊式全固態(tài)鋰離子電池的制備方法，通過，逐層制備，結(jié)合軟烘以及保壓烘烤實(shí)現(xiàn)了正負(fù)極與電解質(zhì)層的致密結(jié)合，降低固固界面阻抗和顆粒間阻抗，分段烘烤。電解質(zhì)不容易滲透到負(fù)極中，影響鋰離子電池的導(dǎo)電性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種全固態(tài)鋰離子電池及其制備方法，使固態(tài)鋰電池的具有更高的離子導(dǎo)電率、更好的安全性能、更優(yōu)異的循環(huán)壽命和倍率性能。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種全固態(tài)鋰離子電池，包括如下制備步驟：

S1.電解質(zhì)溶液的制備

選取醇類溶劑，在20℃～30℃的溫度下，一邊攪拌一邊向所述醇類溶劑中緩慢加入PVB(聚乙烯醇縮丁醛)，攪拌至PVB完全溶解無沉淀后，再將硫化物電解質(zhì)加入溶液中攪拌至溶解均勻；

本發(fā)明中固態(tài)鋰離子電池的電解質(zhì)采用改性高分子PVB和硫化物混合物，其中，硫化物作為鋰離子的傳輸通道，高分子PVB隔離層作為硫化物的載體，同時能夠起到分隔正負(fù)極的作用；

制作采用浸潤工藝，采用醇類溶劑將固態(tài)電解質(zhì)和改性高分子PVB溶解，通過浸潤負(fù)極使電解質(zhì)滲透到負(fù)極中降低固-固界面阻抗，增加導(dǎo)電性；