[發明專利]一種全固態電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202110872879.9
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113611819A
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發明（設計）人: 陳少杰;李瑞杰;黃海強;王磊;曹曉菊
• 申請（專利權）人: 蜂巢能源科技(無錫)有限公司
• 主分類號: H01M4/13
• 分類號: H01M4/13;H01M4/139;H01M10/0562;H01M10/42;H01M10/058
• 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

1.一種全固態電池，其特征在于，所述全固態電池包括正極、固態電解質膜和負極；所述正極包括鹵化物固態電解質和/或共混型固態電解質；所述固態電解質膜包括至少一層固態電解質層，

其中，所述共混型固態電解質的化學式為xLiM-GaF₃，1≤x≤4，M包括Cl、Br、O或OH中的任意一種或至少兩種的組合。

2.根據權利要求1所述的全固態電池，其特征在于，所述固態電解質膜中固態電解質層的層數為1～4層；

優選地，所述負極為鋰金屬負極時，固態電解質膜中固態電解質層的層數為3～4層；

優選地，所述負極為非鋰金屬負極時，固態電解質膜中固態電解質層的層數為1～2層。

3.根據權利要求1或2所述的全固態電池，其特征在于，所述全固態電池中的負極為鋰金屬負極時，固態電解質膜包括依次層疊的第一鹵化物電解質層、第二硫化物電解質層、第三硫化物電解質層和第四硫化物電解質層；

優選地，所述全固態電池中的負極為非鋰金屬負極時，所述正極包括鹵化物電解質，固態電解質膜為單層共混型電解質層。

4.根據權利要求2所述的全固態電池，其特征在于，所述固態電解質層包括聚合物固態電解質、氧化物固態電解質、硫化物固態電解質、鹵化物固態電解質或共混型固態電解質中的任意一種或至少兩種的組合，優選為硫化物固態電解質、鹵化物固態電解質或共混型固態電解質中的任意一種或至少兩種的組合；

優選地，所述鋰金屬負極包括鋰片和位于鋰片表面的碳材料層；

優選地，所述鋰片的厚度為5～50μm；

優選地，所述碳材料層的厚度為10～100μm。

5.根據權利要求1-4任一項所述的全固態電池，其特征在于，所述正極中的正極活性物質表面包覆碳材料和/或導電高分子聚合物；

優選地，所述碳材料包括碳、石墨烯或碳納米管中的任意一種或至少兩者的組合；

優選地，所述導電高分子聚合物包括聚吡咯、聚3,4-亞乙二氧基噻吩、聚酰胺或聚環氧乙烯中的任意一種或至少兩種的組合。

6.根據權利要求1-5任一項所述的全固態電池，其特征在于，所述正極中的正極活性物質包括含鋰的氧化物；

優選地，所述含鋰的氧化物中的金屬包括Co、Ni、Mn、Zr、Nb、Ti、V、Si、Sn或Al中的任意一種或至少兩種的組合。

7.根據權利要求1-6任一項所述的全固態電池，其特征在于，所述負極中的負極活性物質包括鋰金屬、石墨、氧化亞硅或硅中的任意一種或至少兩種的組合；

優選地，所述負極中的粘結劑的分子量為20～500萬；

優選地，所述負極中的粘結劑包括PVDF、PTFE、PEO、SBS、SEBS、NBR或SBR中的任意一種或至少兩種的組合；

優選地，所述負極中的導電劑包括導電炭黑、碳納米管或碳纖維；

優選地，所述負極中的溶劑為有機溶劑。

8.根據權利要求1-7任一項所述的全固態電池的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括：

將負極極片和固態電解質膜組合，得到一體化負極/固態電解質膜，然后將一體化負極/固態電解質膜和正極極片進行疊放，壓力成型，得到所述全固態電池。

9.根據權利要求8所述的全固態電池的制備方法，其特征在于，所述正極極片的制備方法包括：

將正極活性物質、導電劑、固態電解質和粘結劑混合輥壓，得到正極極片。

10.根據權利要求8或9所述的全固態電池的制備方法，其特征在于，所述負極極片的制備方法包括：

將負極活性物質、導電劑、粘結劑和溶劑混合，涂布成膜，烘干，得到所述負極極片；

優選地，所述負極極片中還包括鋰鹽。