[發明專利]一種具備補鋰硫化物固態電解質膜的全固態電池制備方法

有效

• 申請號: 202111591792.0
• 申請日: 2021-12-23
• 公開（公告）號: CN114256499B
• 公開（公告）日: 2023-07-18
• 發明（設計）人: 劉芳洋;景圣皓;張宗良
• 申請（專利權）人: 湖南恩捷前沿新材料科技有限公司
• 主分類號: H01M10/052
• 分類號: H01M10/052;H01M10/058;H01M10/0562
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 李強

本發明公開一種全固態電池制備方法，包括：(1)在氬氣氣氛下，將硫化物電解質、粘結劑和溶劑混合，混合均勻后得到電解質漿料；(2)采用涂布的方式將電解質漿料涂于正極極片表面；(3)采用靜電噴粉裝置，將惰性鋰粉均勻的撒在步驟(2)的未干燥的硫化物電解質層表面；(4)將步驟(3)得到的電解質膜在真空環境下干燥并加壓致密化；(5)將步驟(4)得到的補鋰硫化物固態電解質膜與負極極片進行加壓致密化后封裝，得到硫化物全固態電池。本發明制備的復合固態電解質膜在實現負極補鋰的同時可以改善固態電解質膜與負極極片間的界面接觸，制備的硫化物全固態電池既降低了界面阻抗，又提升了其倍率性能和容量保持率。

技術領域

本發明涉及鋰電池制造技術領域，具體涉及一種具備補鋰硫化物固態電解質膜的全固態電池制備方法。

背景技術

全固態電池由于其高安全性和高能量密度被廣泛認為是下一代儲能器件的關鍵技術，基于硫化物固態電解質的固態電池由于擁有高離子電導率和良好的機械性能而成為最有潛力的技術方向之一。

由于硫化物電化學窗口較窄，導致基于硫化物固態電解質的固態電池在陰極側容易被氧化，陽極側容易被還原，伴隨著副反應的發生，鋰離子存在不可逆損耗，這也會導致電池的循環性能變差。采用補鋰的方法，不僅可以彌補負極的首效損失，同時鋰源引入可以提升電池的能量密度和循環性能。現有惰性鋰粉補鋰方法中，利用惰性鋰粉混入負極漿料中的方法，存在鋰粉溶解及壓實密度降低的問題；利用惰性鋰粉撒在負極極片表面的方法，存在粉塵和不均勻問題；利用惰性鋰粉制備漿料涂在負極極片表面的方法，存在工藝流程復雜及鋰粉上浮的問題。

采用漿料法制備硫化物固態電解質膜不僅可以與現有電池制造技術匹配，也可以制備較薄電解質層從而提升電池能量密度。但是在通過外界施加壓力使正極極片、電解質膜和負極片充分接觸的過程中，電解質膜與電極間界面接觸面積小，從而導致界面阻抗過大，對硫化物全固態電池的性能產生較大影響。通過對極片或電解質膜表面進行改性，可以改善接觸性差的問題。

發明內容

鑒于此，本發明的目的在于提供一種具備補鋰硫化物固態電解質膜的全固態電池制備方法，旨在解決干法補鋰粉塵大且不均勻和濕法補鋰工藝流程復雜的問題。

為了實現上述目的，本發明提供的一種具備補鋰硫化物固態電解質膜的全固態電池制備方法，包括：

(1)在氬氣氣氛下，將硫化物電解質、粘結劑和溶劑混合，混合均勻后得到電解質漿料；

(2)采用涂布的方式將電解質漿料涂于正極極片表面；

(3)采用靜電噴粉裝置，將惰性鋰粉均勻的撒在步驟(2)的未干燥的硫化物電解質層表面；

(4)將步驟(3)得到的電解質膜在真空環境下干燥并加壓致密化；

(5)將步驟(4)得到的補鋰硫化物固態電解質膜與負極極片進行加壓致密化后封裝，得到硫化物全固態電池。

優選地，所述步驟(3)中的惰性鋰粉的粒徑為0.1～5μm。

優選地，所述步驟(3)中的惰性鋰粉的粒徑為0.1～1μm。

優選地，步驟(3)中單位面積噴撒的惰性鋰粉負載量與單位面積硫化物固態電解質的質量比為(0.5～2):100。

優選地，步驟(4)中真空干燥的溫度為60～150℃，干燥時間為8～32h。

優選地，步驟(4)和步驟(5)中所述加壓致密化的方法選自平板靜壓、等靜壓、熱壓、輥壓的一種或多種。