一种全固态电池制造技术

本实用新型专利技术公开了一种全固态电池，所述全固态电池包括一正极层、一负极层、一固体电解质层、一正极预锂化层以及一负极预锂化层，所述固体电解质层位于所述正极层和负极层之间，所述正极预锂化层夹设于所述正极层与所述固体电解质层之间，所述正极预锂化层的晶格参数介于所述正极层的晶格参数与所述固体电解质层的晶格参数之间，所述负极预锂化层夹设于所述负极层和所述固体电解质层之间，所述负极预锂化层的晶格参数介于所述负极层的晶格参数与所述固体电解质层的晶格参数之间。正极锂化层及负极锂化层的设置提高了正极层、负极层和固体电解质层之间的晶格匹配度，改善了界面接触，降低了界面阻抗，从而达到改善电池倍率性能和循环性能的目的。

【技术实现步骤摘要】
一种全固态电池
本技术涉及一种新能源汽车的动力电池，尤其涉及一种全固态电池。
技术介绍
传统的液态锂电池又被科学家们形象地称为“摇椅式电池”，摇椅的两端为电池的正负两极，中间为电解质(液态)。而锂离子就像优秀的运动员，在摇椅的两端来回奔跑，在锂离子从正极到负极再到正极的运动过程中，电池的充放电过程便完成了。固态电池的原理与之相同，只不过其电解质为固体，具有的密度以及结构可以让更多带电离子聚集在一端，传导更大的电流，进而提升电池容量。因此，同样的电量，固态电池体积将变得更小。不仅如此，固态电池中由于没有电解液，封存将会变得更加容易，在汽车等大型设备上使用时，也不需要再额外增加冷却管、电子控件等，不仅节约了成本，还能有效减轻重量。如图1所示，传统的全固态电池包括有一正极层1’、一负极层3’以及夹设于正极层1’和负极层3’之间的固体电解质层2’，但是固体电解质层2’和正极层1’及负极层3’的界面接触差，导致接触的界面离子扩散性能差，快充难，电阻性能差，热损失大等问题。因此，有必要提供一种新的全固态电池，以解决上述问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种全固态电池，以提高正极层及负极层与固体电解质层之间晶格匹配度，改善界面接触，降低界面阻抗，从而达到改善电池倍率性能和循环性能目的。为实现上述目的，本技术提供了一种全固态电池，所述全固态电池包括一正极层、一负极层、一固体电解质层、一正极预锂化层以及一负极预锂化层，所述固体电解质层位于所述正极层和负极层之间，所述正极预锂化层夹设于所述正极层与所述固体电解质层之间，所述正极预锂化层的晶格参数介于所述正极层的晶格参数与所述固体电解质层的晶格参数之间，所述负极预锂化层夹设于所述负极层和所述固体电解质层之间，所述负极预锂化层的晶格参数介于所述负极层的晶格参数与所述固体电解质层的晶格参数之间。具体地，所述全固态电池还包括一壳体，所述正极层、所述负极层、所述固体电解质层、所述正极预锂化层以及所述负极预锂化层均设于所述壳体内。具体地，所述正极层与所述壳体之间设有一正极集流体。在一个较优的实例中，正极集流体选用铝箔。具体地，所述负极层与所述壳体之间设有一负极集流体。在一个较优的实例中，负极集流体选用铜箔。与现有技术相比，本技术的全固态电池在正极层与固体电解质层之间夹设一正极预锂化层，在负极层与固体电解质层之间夹设一负极预锂化层，由于所述正极预锂化层的晶格参数介于所述正极层的晶格参数与所述固体电解质层的晶格参数之间，且所述负极预锂化层的晶格参数介于所述负极层的晶格参数与所述固体电解质层的晶格参数之间，所以正极预锂化层及负极预锂化层的过度提高了正极层及负极层与固体电解质层之间晶格匹配度，改善了界面接触，降低了界面阻抗，从而达到改善电池倍率性能和循环性能的目的。另，正极层、负极层及固体电解质层不变，仅增加一层负极预锂化层及一层正极预锂化层，使得成本低廉。附图说明图1是现有技术中固态电池的结构示意图。图2是本技术的全固态电池的结构示意图。图3是本技术的全固态电池的另一结构示意图，展示了正极集流体和负极集流体。图4是本技术的全固态电池的充电示意图。图5是本技术的全固态电池的放电示意图。具体实施方式现在参考附图描述本技术的实施例，附图中类似的元件标号代表类似的元件。本技术旨在提供一种全固态电池100，降低界面阻抗，改善电池倍率性能和循环性能。如图2～5所示，全固态电池100包括一正极层2、一负极层6、一固体电解质层4、一正极预锂化层3以及一负极预锂化层5，固体电解质层4位于正极层2和负极层6之间，正极预锂化层3夹设于正极层2与固体电解质层4之间，正极预锂化层3的晶格参数介于正极层2的晶格参数与固体电解质层4的晶格参数之间，负极预锂化层5夹设于负极层6和固体电解质层4之间，负极预锂化层5的晶格参数介于负极层6的晶格参数与固体电解质层4的晶格参数之间。全固态电池100还包括一壳体1、一正极集流体7以及一负极集流体8，正极层2、负极层6、固体电解质层4、正极预锂化层3、负极预锂化层5、正极集流体7以及负极集流体8均设于壳体内。正极集流体7设于正极层2与壳体1之间，正极集流体7一般是铝箔。负极集流体8设于负极层6与壳体1之间，负极集流体8一般是铜箔。正极层2由正极活性材料、导电添加剂和粘接剂组成。固体电解质层4选自氧化物、硫化物、磷酸盐、聚合物、氯化物和氢化物中的至少两种，氧化物选自La0.5Li0.5TiO3，Li7La3Zr2O12及Li3.6Si0.6P0.4O4中的至少一种，硫化物选自Li2S－SiS2－Li3PO4，Li7P3S11，Li10GeP2S12及Li2S－P2S5中的至少一种，磷酸盐可为LiPON，聚合物可为PEO，氯化物为Li2ZnI4或Li3OCl，氢化物选自LiBH4，LiBH4–LiX，LiNH2和Li3AlH6中的至少一种。负极6由负极活性材料和添加剂组成。正极层2和负极层6借助剥离方法、物理沉积方法、化学沉积方法对其表面进行预处理而得到正极预锂化层3和负极预锂化层5。其中，剥离方法是用物理方式机械剥离正极层2和负极层6的表面而得到正极预锂化层3和负极预锂化层5。物理沉积方法有原子束沉积和脉冲激光沉积，通过轰击原子，激发原子均匀沉积在正极层2和负极层6表面，形成正极预锂化层3和负极预锂化层5。化学沉积方法，常见的有化学气相沉积和液相沉积法。化学气相沉积是利用加热，等离子体激励或光辐射等方法，使正极预锂化层3或负极预锂化层5前驱体进行化学反应并以原子态沉积在正极层2或负极层6表面，从而形成正极预锂化层3和负极预锂化层5的过程。液相沉积法可在正极层2及负极层6表面形成一氧化物薄膜，该氧化物薄膜就是正极预锂化层3或者负极预锂化层5。晶体常采用晶体棱边长a，b，c及棱间夹角α，β，γ共计6个晶格参数来表达，当晶体之间进行晶格匹配时，也就是其晶格参数的匹配。相同晶体之间晶格是匹配的，但是不同晶体之间的参数不一样，也就是会有晶格失配。晶格失配，可能是晶体棱边长不一致，或者晶体棱间夹角不一样。晶格失配会引起晶格界面接触缺陷，导致离子扩散势垒变大，界面阻抗变大，扩散变慢，扩散能量损失变多。正极预锂化层3的晶格参数介于正极层2的晶格参数与固体电解质层4的晶格参数之间，且负极预锂化层5的晶格参数介于负极层6的晶格参数与固体电解质层4的晶格参数之间，通过正极预锂化层3和负极预锂化层5的过度改善了正极层2和固体电解质层4之间、负极层6和固体电解质层4之间的界面接触，降低正极层2、负极层6和固体电解质层4之间的界面阻抗。全固态电池100工作状态分为：充电状态和放电状态。充电时，固态电池内的锂离子从正极层2脱出，通过正极预锂化层3到固体电解质4，再经过固体电解质4到负极预锂化层5，最后到负极层6。放电时，锂离子从负极层6脱出，通过负极预锂化层5到固体电解质层4，再经过固体电解质4嵌入到正极层2。与现有技术相比，本技术提供的全固态电池100，在正极层2与固体电解质层4之间夹设一正极预锂化层3，在负极层6与固体电解质层4之间夹设一负极预锂化层5，由于正极预锂化层3的晶格参数介于正极层2的晶格参数与固体电解质层4的晶格参数之间，且负极预锂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全固态电池，其特征在于，包括：一正极层；一负极层；一固体电解质层，所述固体电解质层位于所述正极层和负极层之间；一正极预锂化层，所述正极预锂化层夹设于所述正极层与所述固体电解质层之间，所述正极预锂化层的晶格参数介于所述正极层的晶格参数与所述固体电解质层的晶格参数之间；以及一负极预锂化层，所述负极预锂化层夹设于所述负极层和所述固体电解质层之间，所述负极预锂化层的晶格参数介于所述负极层的晶格参数与所述固体电解质层的晶格参数之间。

【技术特征摘要】
1.一种全固态电池，其特征在于，包括：一正极层；一负极层；一固体电解质层，所述固体电解质层位于所述正极层和负极层之间；一正极预锂化层，所述正极预锂化层夹设于所述正极层与所述固体电解质层之间，所述正极预锂化层的晶格参数介于所述正极层的晶格参数与所述固体电解质层的晶格参数之间；以及一负极预锂化层，所述负极预锂化层夹设于所述负极层和所述固体电解质层之间，所述负极预锂化层的晶格参数介于所述负极层...

【专利技术属性】
技术研发人员：田萌，杨林，韦虹，李双清，李军，王瑞平，
申请(专利权)人：浙江吉利控股集团有限公司，宁波吉利罗佑发动机零部件有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33