[發明專利]一種無界面疊層半固態電池及其制備方法

在審

• 申請號: 202310206419.1
• 申請日: 2023-02-27
• 公開（公告）號: CN116315140A
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發明（設計）人: 黃耀博;張海源;張天任;黃碧英
• 申請（專利權）人: 天能電池集團股份有限公司
• 主分類號: H01M10/0587
• 分類號: H01M10/0587;H01M10/0565;H01M4/62;H01M50/426
• 代理公司: 杭州天勤知識產權代理有限公司 33224
• 代理人: 沈金龍

1.一種無界面疊層半固態電池的制備方法，所述無界面疊層半固態電池，包括疊層設置的陰極電極、陽極電極，以及用于分隔陰極電極和陽極電極的隔膜，其特征在于，包括以下步驟：

(1)分別制備陰極電極、陽極電極和隔膜；

所述陰極電極包括陰極集流體和兩側的陰極活性層，所述陰極活性層包括陰極活性物質、導電碳、陰極粘結劑、陰極增塑劑和溶劑；

陽極電極包括陽極集流體和兩側的陽極活性層，所述陽極活性層包括陽極活性物質、導電碳、陽極粘結劑、陽極增塑劑和溶劑；

所述隔膜包括固體隔膜和涂覆在固體隔膜兩側的隔膜漿料，所述隔膜漿料包括隔膜粘結劑、隔膜增塑劑和溶劑，

所述陰極粘結劑、陽極粘結劑和隔膜粘結劑的熔融溫度相同，

(2)將陰極電極、陽極電極和隔膜層疊設置，通過熱壓融合成一體后卷繞制備得到電芯；

(3)將電芯中增塑劑去除，然后裝配到電池外殼中獲得干電池；

(4)將電解液灌注入干電池中，經化成、脫氣制得所述無界面疊層半固態電池。

2.根據權利要求1所述無界面疊層半固態電池的制備方法，其特征在于，所述陰極粘結劑、陽極粘結劑和隔膜粘結劑使用同樣的粘結劑；

所述陰極增塑劑、陽極增塑劑和隔膜增塑劑使用相同的增塑劑。

3.根據權利要求1所述無界面疊層半固態電池的制備方法，其特征在于，所述陰極粘結劑、陽極粘結劑和隔膜粘結劑為：聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物，聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中聚偏氟乙烯質量比為85％～90％，六氟丙烯質量比為10％～15％。

4.根據權利要求1所述無界面疊層半固態電池的制備方法，其特征在于，所述陽極活性物質為：Li[Ni_xCo_yMn_z]O₂，其中x在0～1之間，y在0～0.5之間，z在0～0.5之間；

所述導電碳為以下至少一種：超P、石墨、硬碳、炭黑、碳納米管；

所述陰極增塑劑、陽極增塑劑和隔膜增塑劑均為：鄰苯二甲酸二丁酯；

陰極活性層、陽極活性層、隔膜中使用的溶劑各選自以下至少一種：丙酮、乙醇和四氫呋喃。

5.根據權利要求1所述無界面疊層半固態電池的制備方法，其特征在于，按質量百分比計，

陰極活性層中陰極活性物質40.0％～69.7％，導電碳0.993％～4.67％，陰極粘結劑1.66％～20.0％、陰極增塑劑7.76％～15.3％，余量為溶劑；

陽極活性層中陽極活性物質29.8％～38.6％，導電碳0.960％～5.15％，陽極粘結劑2.21％～10.3％，陽極增塑劑7.73％～15.4％，余量為溶劑；

隔膜漿料中隔膜粘結劑8.19％～15.0％，隔膜增塑劑12.3％～40.1％，余量為溶劑。

6.根據權利要求1所述無界面疊層半固態電池的制備方法，其特征在于，所述隔膜漿料還包括快離子導體鋰化合物，快離子導體鋰化合物占隔膜漿料的質量百分比為4.09％～10.0％；優選的，所述快離子導體鋰化合物為鋰鑭鋯氧。

7.根據權利要求1所述無界面疊層半固態電池的制備方法，其特征在于，所述陰極電極制備時，先將用于制備陰極活性層的原料混勻制得漿料后，在玻璃基板上流延制得陰極薄膜，將兩片陰極薄膜與陰極集流體疊放，陰極集流體位于中間，熱壓成一體獲得所述陰極電極；

所述陽極電極制備時，先將用于制備陽極活性層的原料混勻制得漿料后，在玻璃基板上流延制得陽極薄膜，將兩片陽極薄膜與陽極集流體疊放，陽極集流體位于中間，熱壓成一體獲得所述陽極電極。

8.根據權利要求1或7所述無界面疊層半固態電池的制備方法，其特征在于，各步驟中熱壓時的溫度為130～150℃。