本发明专利技术提供了一种一体化无界面的固态电解质锂离子电池，其固态电解质锂离子电池中的电极粘结剂与固态电解质材料含有同种材料组分，尤其优选含有同种含氟磺酰亚胺基团聚合物材料组分。该一体化锂离子电池中电解质与电极材料间有很好的相容性，优选含有含氟磺酰亚胺基团时具有较低的锂离子离解能，从而提高了锂离子在充放电过程中的传导率、降低了电池内阻。另外，本发明专利技术还提出了两种生产工艺简单、电极活性材料层均匀度高的一体化电池制备方法，在固态电解质锂离子电池领域，尤其是高倍率、大容量动力固态电解质锂离子电池领域中具有广泛的应用前景。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于裡离子电池及其制造领域，具体涉及一种一体化无界面的固态电解质 裡离子电池及其制备方法。
技术介绍
目前，传统的裡离子电池通常采用有毒且易泄露的有机液体电解质，因而存在一 定的安全隐患和环境污染问题。90年代出现的聚合物裡电池采用了固体或凝胶态的聚合物 电解质，因而具备了更高的安全稳定性和更优良的环境友好性。此外，聚合物裡离子电池还 具有塑形灵活、比能量高、电化学稳定窗口宽、容量损失少、体积利用率高等优势，是未来裡 离子电池的主要发展方向。 但是，与能够充分浸透入电极极片的液体电解液相比，聚合物电解质具有固体性 质，裡离子在固态电解质中的传导性远低于液体电解液；并且聚合物电解质与电极极片之 间存在接触紧密度欠佳的问题。另外，由于固态电解质的纯化膜相对稳定，所W如果所用的 固态电解质与电极极片的相容性较差将导致纯化膜随时间的延长而增长，从而增大电池的 内阻。因此，改善电极材料与电解质之间的相容性是固态电解质裡电池应用发展中急需解 决的一个关键技术问题。 针对送一技术瓶颈，研究者们试图通过构造一体化结构来简化裡离子电池的内部 结构，改善不同组件间的接触状态，进而提高电池组件间的相容性、降低裡离子电池的内 阻，W达到更好的储能性能。公开号为CN1219779A的中国专利技术专利中，研究者向正、负极 极片的含有活性材料与粘结剂的活性材料层中灌注聚合物电解质溶液，使聚合物电解质渗 透入正、负极活性材料层中；然后蒸发掉溶剂，再将含有电解质的正、负极极片层相互面对； 最后，两极极片通过外部热烙剂热烙在一起形成扁平型固态电解质聚合物裡电池。该方法 通过电解质在电极活性材料层中的渗透，改善了电解质与活性材料之间的接触性，降低了 电池内阻，得到了优良接触性能和高放电输出的裡离子电池。公开号为CN103413966A的中 国专利技术专利对电极材料与无机隔膜层的相容性进行了改进，研究者将具有浸润过电解液的 无机陶瓷粒子喷涂在电极极片上，经干燥、社制获得裡离子电池用膜电极。此种膜电极片实 现了正、负极极片与隔离膜的一体化，简化了裡离子电池的结构，所得裡电池表现出了优于 传统结构裡离子电池的高温稳定性。[000引然而，为了进一步降低电池内阻，得到接触性能优良、放电输出性能高的固态电解 质裡离子电池，仍然需要进一步提高电解质与电极活性材料之间的相容接触，力求实现一 体化无界面的固态电解质裡离子电池。
技术实现思路
本专利技术的技术目的是针对上述固态电解质裡离子电池的技术现状，提供一种固态 电解质裡离子电池，其具有电池内阻低、接触性能优良、放电比容量高的优点，是一种一体 化无界面的固态电解质裡离子电池。 本专利技术所采用的技术方案为：一体化无界面的固态电解质裡离子电池，包括正极 集流体，正极集流体上的正极活性材料层，负极集流体，负极集流体上的负极活性材料层， W及固态电解质，所述的正极活性材料层包括正极活性材料、导电剂与粘结剂，所述的负极 活性材料层包括负极活性材料、导电剂与粘结剂；其特征是；所述的粘结剂与固态电解质 中包含相同的材料组分，即，包括如下情况：[000引（1)当所述的粘结剂与固态电解质均为单一材料时，粘结剂材料与固态电解质材 料相同；[000引 似当所述的粘结剂为组合材料，固态电解质为单一材料时，固态电解质材料是粘 结剂材料中的一种； (3)当所述的粘结剂为组合材料，固态电解质为组合材料时，粘结剂与固态电解质 中存在相同的材料组分。 也就是说，本专利技术固态电解质裡离子电池中的电极粘结剂与固态电解质材料选 用同种材料，或者使二者中存在相同的材料组分，从而有利于提高电池的电极与电解质之 间相容性、提高裡离子在充放电过程中的传导率、降低电池内阻，并且能够简化电池生成工 艺，提高电极材料层的均匀度，因此在固态电解质裡离子电池领域，尤其是高倍率、大容量 动力固态电解质裡离子电池领域中具有广泛的应用前景。 本专利技术中，所述的固态电解质材料包括具有高离子传导性、高粘结性的聚合物材 料为宜。作为优选，所述的固态电解质是含氣礙醜亚胺基聚合物材料，或者是含有含氣礙 醜亚胺基聚合物组分的材料，所述的粘结剂与固态电解质中均含有含氣礙醜亚胺聚合物组 分，即，包括如下情况： (1)当所述的粘结剂材料与固态电解质材料均为单一材料时，粘结剂材料与固态 电解质材料为同一含氣礙醜亚胺基聚合物； (2)当所述的粘结剂材料为组合材料，固态电解质材料为单一材料时，固态电解质 材料为含氣礙醜亚胺基聚合物，粘结剂材料中含有该同一含氣礙醜亚胺基聚合物组分； (3)当所述的粘结剂材料为组合材料，固态电解质材料也为组合材料时，粘结剂材 料与固态电解质材料中存在相同的含氣礙醜亚胺基聚合物组分。 所述的含氣礙醜亚胺基聚合物材料是主链或侧链同时含有氣原子基团和礙醜亚 胺基团的聚合物及其无机纳米复合材料，包括聚（5-礙醜氯-3-氧杂）全氣礙醜胺裡盐， 侧链为含氣礙醜亚胺基的聚離離丽树脂，含氣礙醜亚胺基聚合物改性石墨帰等含氣礙醜亚 胺材料中的一种或几种的混合物。 所述的正极活性材料不限，包括裡铁氧化物、裡钻氧化物、裡媒氧化物等含裡和过 渡金属的氧化物，例如钻酸裡、儘酸裡、媒儘酸裡等化合物材料，也可W包括硫基正极材料。 所述的负极活性材料不限，包括石墨、石墨帰、碳纳米管等碳素材料及其复合材 料、金属裡、含裡过渡金属氮化物、氧化娃及娃基复合材料、含硫无机化合物等。 所述的导电剂材料不限，包括己快黑、Super P、碳黑等。 所述的正极集流体不限，可W是铅巧等材料。 所述的负极集流体不限，可W是铜巧等材料。 本专利技术还提供了两种制备上述一体化无界面的固态电解质裡离子电池的方法，其 中一种制备方法如图1所示，包括如下步骤： (I)将正极活性材料、导电剂、粘结剂W及第一溶剂混合均匀，制得正极活性浆料； 将负极活性材料、导电剂、粘结剂W及第二溶剂混合均匀，制得负极活性浆料； (2)将正极活性浆料涂覆于正极集流体表面，制备正极极片1 ;将负极活性浆料涂 覆于负极集流体表面，制备负极极片2 ;[002引做将固态电解质材料溶于第立溶剂，制得电解质溶液； (4)将电解质溶液分别涂覆于正极极片表面与负极极片表面，烘干除去第H溶剂 后形成电解质膜3,将正极极片与负极极片叠加，使涂覆电解质膜3的两面相对，然后采用 模压使其形成一体，最后通过切片、卷绕、焊接极耳、封装等后续工序制成一体化裡离子电 池。 所述的第一溶剂不限，包括水、甲醇、己醇、正丙醇、异丙醇、正了醇、N-甲基化咯焼 丽等中的一种或两种W上材料按照任意比例混合的混合物。 所述的当前第1页1 2 3 4 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一体化无界面的固态电解质锂离子电池，包括正极集流体，正极活性材料层，负极集流体，负极活性材料层，固态电解质膜；所述的正极活性材料层包括正极活性材料、导电剂与粘结剂；所述的负极活性材料层包括负极活性材料、导电剂与粘结剂；其特征是：所述的粘结剂与固态电解质中包含相同的材料组分。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：薛立新，杜冰，聂锋，秦德君，温乐乐，王健，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：浙江;33
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