一种全固态锂离子电池制造技术

本发明专利技术提供一种全固态锂离子电池，其特征在于：包括正极复合电极、层叠式复合电极和负极复合电极；所述正极复合电极包括双极性集流体、正极材料、固态电解质；所述层叠式复合电极包括双极性集流体、正极材料、固态电解质和负极材料；所述负极复合电极包括双极性集流体和负极材料；其中，所述层叠式复合电极介于所述正极复合电极和所述负极复合电极之间。本发明专利技术提供的全固态锂离子电池结构简单、安全可靠，采用双极性集流体替代传统的负极铜和正极铝集流体，免去了极耳结构，结构极为简单；同时便于加工制作、成本较低。

A All-solid-state Lithium-ion Battery

The invention provides an all-solid-state lithium-ion battery, which is characterized by: comprising a positive composite electrode, a cascaded composite electrode and a negative composite electrode; the positive composite electrode comprises a bipolar fluid collector, a positive material and a solid electrolyte; the cascaded composite electrode comprises a bipolar fluid collector, a positive material, a solid electrolyte and a negative material; A bipolar collector and a negative electrode material are included, wherein the laminated composite electrode is between the positive composite electrode and the negative composite electrode. The all-solid-state lithium-ion battery provided by the invention has simple structure, safety and reliability, adopts bipolar collector instead of traditional negative copper and positive aluminum collector, eliminates the ear structure and has extremely simple structure, and is convenient for processing and fabrication, and has low cost.

【技术实现步骤摘要】
一种全固态锂离子电池
本专利技术涉及电池
，具体涉及一种全固态锂离子电池。
技术介绍
锂电池因具有使用寿命长、工作电压高和能量密度高等优点而被广泛应用，然而目前多数商品化锂电池因使用易燃易爆的有机电解液，存在安全隐患，采用固体电解质代替电解液发展全固态锂离子电池是解决电池安全问题的根本途径。另外，在提高电池能量密度、拓宽工作温度区间、提高生产效率方面全固态锂离子电池也有较大的发展空间：(1)固体电解质呈固体形态存在，使得单元内串联制备12及24V的大电压单体电池成为可能；(2)避免了漏液及腐蚀问题，且热稳定性高，可以简化电池外壳及冷却系统模块，使电池重量减轻，提高能量密度；(3)电化学窗口达5V以上，可以与高电压电极材料进行匹配，提高功率密度及能量密度；(4)不必封装液体，可以采用卷对卷方式大面积制造，提高生产效率。特别的，当采用固体电解质时，可以通过电极与固体电解质交互层叠构成积层电池，中国专利申请文件CN104993095A提出了一种层叠式全固态锂离子电池，由固型层、初始端与终止端PET塑料支撑板、正极活性物质、负极活性物质、负极铜集流体、正极铝集流体、固态电解质、正极极耳和负极极耳层叠而成，正极活性物质之上为正极铝集流体，正极铝集流体和负极铜集流体背靠背式串联，负极铜集流体之上为负极活性物质，相邻正极活性物质和负极活性物质之间填充有固态电解质，终止端正极铝集流体上焊接有正极极耳，正极极耳焊接在终止端PET塑料支撑板的金属铝镀层上，初始端负极集流体上焊接有负极极耳，负极极耳焊接在初始端PET塑料支撑板的金属铜镀层上。通过上述层叠结构可以产生高的电压，电池构件的件数减少，且能量密度能够得以大幅提升。但是，该结构仍然采用铜和铝分别作为负极和正极的集流体，同时由于在集流体上焊接了极耳结构，结构相对复杂，不利于成组和大面积制造。
技术实现思路
针对现有技术中存在的以上问题，本专利技术的目的在于提供一种结构简单、安全可靠的双极性电极层叠式全固态锂离子电池，采用双极性集流体替代传统的负极铜和正极铝集流体，免去了极耳结构，结构极为简单；同时便于加工制作、可靠性高及成本较低。为了实现上述目的，本专利技术采用以下具体的技术方案：本专利技术提供一种全固态锂离子电池，其特征在于：包括正极复合电极、层叠式复合电极和负极复合电极；所述正极复合电极包括双极性集流体、正极材料、固态电解质；所述层叠式复合电极包括双极性集流体、正极材料、固态电解质和负极材料；所述负极复合电极包括双极性集流体和负极材料；其中，所述层叠式复合电极介于所述正极复合电极和所述负极复合电极之间。进一步地，所述双极性集流体的材料为镍、钛、不锈钢、碳布、银或高分子聚合物中的任一种或多种。进一步地，所述正极材料为钴酸锂、锰酸锂、镍锰材料、磷酸铁锂、磷酸铁、二氧化锰、镍钴锰、镍钴铝三元材料或含硫材料中的任一种或多种。进一步地，所述固态电解质为高分子固态电解质或无机电解质中的任一种。进一步地，所述固态电解质的厚度为0.1～0.5mm。进一步地，所述负极材料为锂金属、碳材料、钛酸锂、硅材料或锡中的任一种或多种。进一步地，所述电池直接采用所述双极性集流体作为正负极引出来的金属导电体，通过电池间的压紧连接即可实现所述电池的成组。进一步地，所述层叠式复合电极为1个或多个。进一步地，所述电池的结构为层叠式。进一步地，所述电池的横截面为圆柱形或矩形。本专利技术的有益效果在于：本专利技术提供的一种双极性电极层叠式全固态锂离子电池，采用双极性集流体替代传统的负极铜和正极铝集流体，一方面简化了电池结构，有利于大幅提升电池的能量密度，另一方面由于省去了极耳结构，有利于电池的大面积制造成组，降低了电池成本并提高了电池成组的可靠性，具有性能优越、实用性强和成本低廉等突出优点。总之，本专利技术提出了一种结构简单、实用性强的层叠式电池结构，其在锂离子电池中具有广泛的应用前景。附图说明图1为本专利技术全固态锂离子电池的结构示意图；图2为实施例1中80Ah/25.6V磷酸铁锂电池常温0.2C充电曲线；图3为实施例1中80Ah/25.6V磷酸铁锂电池常温0.3C放电曲线；图4为实施例2中27Ah/21.9V镍钴锰三元电池常温0.2C充电曲线；图5为实施例2中27Ah/21.9V镍钴锰三元电池常温0.3C放电曲线。其中，图中的附图标记说明如下：1-正极复合电极、2-层叠式复合电极、3-负极复合电极、4-双极性集流体、5-正极材料、6-固态电解质、7-负极材料。具体实施方式为了使本领域技术人员更好地理解本专利技术的技术方案，下面结合具体实施例对本专利技术作进一步的详细说明。请注意，下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。参照图1，本专利技术提供的全固态锂离子电池，包括正极复合电极1、层叠式复合电极2和负极复合电极3。其中，所述正极复合电极包括从左到右依次布置的双极性集流体4、正极材料5、固态电解质6；所述层叠式复合电极2包括从左到右依次布置的负极材料7、双极性集流4、正极材料5、固态电解质6；所述负极复合电极3包括从左到右依次布置的负极材料7和双极性集流体4。层叠式复合电极2介于正极复合电极1和负极复合电极3之间，形成固态电解质电池结构。其中，层叠式复合电极2的数量为一个或多个，本专利技术并不做特别限制，其可根据实际需要进行合理选择。根据本专利技术提供的全固态锂离子电池，所述双极性集流体的材料选自镍、钛、不锈钢、碳布、银或高分子聚合物中的任一种或多种。根据本专利技术提供的全固态锂离子电池，所述正极材料选自钴酸锂、锰酸锂、镍锰材料、磷酸铁锂、磷酸铁、二氧化锰、镍钴锰、镍钴铝三元材料或含硫材料中的任一种或多种。根据本专利技术提供的全固态锂离子电池，所述固态电解质选自高分子固态电解质或无机电解质中的任一种，厚度优选为0.1～0.5mm。根据本专利技术提供的全固态锂离子电池，所述负极材料选自锂金属、碳材料、钛酸锂、硅材料或锡材料中的任一种或多种。根据本专利技术提供的全固态锂离子电池，直接采用双极性集流体作为正负极引出来的金属导电体，通过电池间的压紧连接即可实现电池的成组，制作方便简单。本专利技术提供的一种双极性电极层叠式全固态锂离子电池，采用结构简单、实用性强的层叠式电池结构，通过双极性集流体替代传统的负极铜和正极铝集流体，一方面简化了电池结构，有利于大幅提升电池的能量密度，另一方面由于省去了极耳结构，有利于电池的大面积制造成组，降低了电池成本并提高了电池成组的可靠性，具有性能优越、实用性强和成本低廉等突出优点。为了进一步说明本专利技术，下面结合以下实施例对本专利技术提供的一种全固态锂离子电池进行详细地描述，但不能将它们理解为对本专利技术保护范围的限定。实施例1：本实施例采用金属钛作为双极性集流体、磷酸铁锂作为正极活性材料、硫化物无机固体电解质构成正极复合电极；采用金属钛作为双极性集流体、磷酸铁锂作为正极活性材料、硫化物无机固体电解质、石墨作为负极活性材料构成层叠式复合电极；采用金属钛作为双极性集流体、石墨作为负极活性材料构成负极复合电极。正极复合电极的数量为1个，层叠式复合电极的数量为7个，负极复合电极的数量为1个，三者组合构成高压电池单体，电池标称标称容量为80Ah，标称电压为25.6V。本实施例的80Ah/25.6V磷酸铁锂电池在常温（2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全固态锂离子电池，其特征在于：包括正极复合电极、层叠式复合电极和负极复合电极；所述正极复合电极包括双极性集流体、正极材料、固态电解质；所述层叠式复合电极包括双极性集流体、正极材料、固态电解质和负极材料；所述负极复合电极包括双极性集流体和负极材料；其中，所述层叠式复合电极介于所述正极复合电极和所述负极复合电极之间。

【技术特征摘要】
1.一种全固态锂离子电池，其特征在于：包括正极复合电极、层叠式复合电极和负极复合电极；所述正极复合电极包括双极性集流体、正极材料、固态电解质；所述层叠式复合电极包括双极性集流体、正极材料、固态电解质和负极材料；所述负极复合电极包括双极性集流体和负极材料；其中，所述层叠式复合电极介于所述正极复合电极和所述负极复合电极之间。2.根据权利要求1所述的一种全固态锂离子电池，其特征在于：所述双极性集流体的材料为镍、钛、不锈钢、碳布、银或高分子聚合物中的任一种或多种。3.根据权利要求2所述的一种全固态锂离子电池，其特征在于：所述正极材料为钴酸锂、锰酸锂、镍锰材料、磷酸铁锂、磷酸铁、二氧化锰、镍钴锰、镍钴铝三元材料或含硫材料中的任一种或多种。4.根据权利要求3所述的一种全固态锂离子电池，其特征在于：所述固态...

【专利技术属性】
技术研发人员：俞会根，向晋，黄杰，田启友，张雷，
申请(专利权)人：北京卫蓝新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11