一种全固态电池一体化模块及包含该模块的全固态电池制造技术

本发明专利技术涉及全固态电池技术领域，其主要公开一种全固态电池一体化模块及包含该模块的全固态电池，一方面有利于提高其与传统对电极进行快速组装，另一方面所组装成的电池芯的界面数也较少、固态电解质厚度也较小，从而减少了界面阻抗对全固态电池的影响。并且，包含该种全固态电池一体化模块的全固态电池，具有较高的电性能和使用寿命，因而适合推广使用。

【技术实现步骤摘要】
一种全固态电池一体化模块及包含该模块的全固态电池
本专利技术涉及全固态电池
，特别涉及一种全固态电池一体化模块及包含该模块的全固态电池。
技术介绍
近几年，全球新能源汽车产业取得爆发性增长，受益于电动汽车的爆发式发展，动力电池需求快速增长，结合3C数码类以及储能类电池，未来市场空间巨大。目前已经公认将固态电池作为下一代电池技术路线准备，固态电池采用固体电质来替代传统有机液体电解质。相比于传统液态电池，不易燃烧、不易爆炸、高温性能更好、无胀气、无电解液泄露，提高了安全性能。因而，固态电池成为了电池的终极目标，更符合电动汽车和规模储能领域未来发展的需求。固态电池的研发产业化持续升温，然而传统固态电池中的电池芯结构依次是叠合呈正极集流体、正极材料、固态电解质、负极材料和负极集流体结构的。这样，每一层材料都是需要单独生产出来之后再贴合于一起的，因而，各材料之间的界面都是比较明显的，界面阻抗也比较的大。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种全固态电池一体化模块，其界面缝隙相比于传统电池芯而言要少的多，因而，界面阻抗也比较的小，且所制得的全固态电池整体的电性能也比较高。本专利技术的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种全固态电池一体化模块，依次包括固态电解质、电极、集流体、电极和固态电解质，其中位于集流体同一侧的固体电解质和电极一体固化成一体化模块。通过采用上述技术方案，由于固态电解质、电极、集流体、电极和固态电解质是一体固化而成。因而，其只要配上常规的对电极，就能够被制成电池芯。这样不仅界面减少了，同时组装起来也变得方便多了。优选为，所述固态电解质的厚度为5～10μm。通过采用上述技术方案，由于一般固态电解质在生产出来干燥固化之后，还需揭下来进行重新组装，因而，为了避免固态电解质在接下来的过程中发生破损，固态电解质的厚度会往往需要被做到50μm以上，从而也就增加了电极的内阻。而此处固态电解质与电极之间已经形成了一体，而电极是直接粘合在集流体上的，从而不需要单独将固态电解质揭下来了。从而固态电解质的厚度就可以被做到5～10μm。且固态电解质在该厚度下，整个电池芯的内阻也会下降2～4倍。而且，这样也相当于消除了一部分在循环过程中材料之间的界面问题。优选为，所述电极按质量份数计，包括1～2份炭黑、7～9份电极活性材料、0.2～2份碱金属盐和1～5份聚合物基体；所述固体电解质按质量份数计，包括碱金属盐0.2～2份和1～5份聚合物基体。优选为，所述电极活性材料可以为正极活性材料和负极活性材料的任意一种，所述正极活性材料可以为锂离子电极材料和钠离子电极材料中的一种，所述负极活性材料可以为金属锂电极、双面石墨基电极、双面硅碳复合电极、金属钠电极和双面硬碳电极中的任意一种。优选为，所述锂离子电极材料可以为LFP、NCA、NCM和富锂中的任意一种。优选为，所述钠离子电极材料可以为NaxMO2和NaxM(CN)6的任意一种，且M可以为Ni、Mn、Fe、Co和Cu的任意一种。优选为，所述聚合物基体可以为聚氧乙烯基、聚碳酸酯基、聚硅氧烷基和聚合物锂单离子导体中的任意一种或几种的混合物。优选为，所述碱金属盐可以为锂盐和钠盐的任意一种。优选为，所述锂盐可以为LiN(SO2CF3)2、LiClO4、LiSO2CF3和LiB(C2O4)2中的任意一种或几种的混合物，所述钠盐可以为NaN(SO2CF3)2、NaClO4、NaSO2CF3和NaB(C2O4)2中的任意一种或几种的混合物，所述无水溶剂可以为乙腈、四氢呋喃、乙二醇二甲醚、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或几种的混合物。一种全固态电池，包含上述一种全固态电池一体化模块。该种全固态电池不仅生产方便，同时其内阻也比较的小，循环多次之后，依然能够保持住较大的电容量。并且，整个全固态电池的能量密集度也比较的高。综上所述，本专利技术具有以下有益效果：1.全固态电池一体化模块存在的界面较少，从而有利于弱化界面阻抗对全固态电池的电性能影响；2.固态电解质的厚度能够生产的较薄，从而有利于降低电池芯的内阻，提高电池整体的电性能；3.全固态电池一体化模块容易与传统的对电极进行配对，这样一方面有利于提高生产效率，另一方面也能够减少资源的浪费。附图说明图1是全固态电池一体化模块的结构示意图；图2是全固态电池一体化模块的制备流程图；图3是电池芯的局部结构示意图；图4是含层叠式电池芯的全固态电池的结构示意图；图5是含卷绕式电池芯的全固态电池的结构示意图。图中，1、芯体；11、全固态电池一体化模块；111、一体化模块；112、集流体；12、对电极；2、铝塑膜；3a、正极端一；3b、负极端一；4、外壳；5a、正极端二；5b、负极端二。具体实施方式以下结合附图1对本全固态电池一体化模块的结构作进一步详细说明。一种全固态电池一体化模块，依次包括固态电解质、电极、集流体、电极和固态电解质，其中,固态电解质和电极是呈一体固化而成的一体化模块111，并且，两者之间的界面较为模糊。进而，制成的全固态电池一体化模块11的界面仅存在于一体化模块111和集流体112之间，从而相较于传统的电池芯而言，界面数量就相对减少了。从而界面阻抗也降低了一些。同时，固态电解质和电极一体化之后，固态电解质就能够做的比较薄，从而也减少了材料的成本。此处，固态电解质的厚度为5～10μm。此处，对于不同厚度固态电解质的全固态电池一体化模块，进行了内阻值的测定，结果如下表一所示：从上表一可以清楚地得出，当固态电解质的厚度小于等于10μm时，全固态电池一体化模块的内阻有着明显地下降，而固态电解质厚度小于5μm的话，由于技术水平的限制，加工起来成本较高。另外，该种全固态电池一体化模块可以与传统的对电极进行组合使用，这样有利于兼容传统的工艺，从而极大地简化了制备流程，提高了全固态电池制备效率，降低了制备成本，有望促进全固态电池的商业化发展。而且，也进一步提升了电池的电能转化率及能量密度等电性能。以下结合附图2对本专利技术作进一步详细说明实施例一：一种全固态电池一体化模块的制备方法，包括以下步骤：步骤一：在干燥气体的情况下，将8份LFP，1.5份炭黑，1.1份LiB(C2O4)2，3份聚氧乙烯基加入到乙腈中，搅拌均匀后获得浆料一，调整乙腈含量至固含量为75vol％；步骤二：在干燥气体的情况下，将3份聚氧乙烯基和1.1份LiB(C2O4)2，加入到乙腈中，继续搅拌均匀获得浆料二，调整乙腈含量至固含量为45vol％；步骤三：将浆料一与前置辊筒组对应，将浆料二与后置辊筒组对应；步骤四：前置辊筒组将浆料一涂覆于集流体两侧，且浆料一的涂覆厚度为为70μm，后置辊筒组将浆料二涂覆于集流体两侧的浆料一表面上，且浆料二的涂覆厚度为95μm，得到预制化模块步骤五：将预制化模块经同步90℃温度干燥6h之后，再同步辊压，得到片状的结构为固态电解质/电极/集流体/电极/固态电解质的全固态电池一体化模块；此处，取用50μm锂金属作为负极，与上述全固态电池一体化模块铺平，经卷绕得到全固态电池电芯，固态电解质干燥后的厚度大约为7μm。实施例二：一种全固态电池一体化模块的制备方法，包括以下步骤：步骤一：在干燥气体的情况下，将9份NCA，2份炭黑，2份LiN(SO2CF3)2，5份聚碳酸酯基加入到本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全固态电池一体化模块，其特征在于：依次包括固态电解质、电极、集流体(112)、电极和固态电解质，其中位于集流体(112)同一侧的固体电解质和电极一体固化成一体化模块(111)。

【技术特征摘要】
1.一种全固态电池一体化模块，其特征在于：依次包括固态电解质、电极、集流体(112)、电极和固态电解质，其中位于集流体(112)同一侧的固体电解质和电极一体固化成一体化模块(111)。2.根据权利要求1所述的一种全固态电池一体化模块，其特征在于：所述固态电解质的厚度为5～10μm。3.根据权利要求1所述的一种全固态电池一体化模块，其特征在于：所述电极按质量份数计，包括1～2份炭黑、7～9份电极活性材料、0.2～2份碱金属盐和1～5份聚合物基体；所述固体电解质按质量份数计，包括碱金属盐0.2～2份和1～5份聚合物基体。4.根据权利要求3所述的一种全固态电池一体化模块，其特征在于：所述电极活性材料可以为正极活性材料和负极活性材料的任意一种，所述正极活性材料可以为锂离子电极材料和钠离子电极材料中的任意一种，所述负极活性材料可以为金属锂电极、双面石墨基电极、双面硅碳复合电极、金属钠电极和双面硬碳电极中的任意一种。5.根据权利要求4所述的一种全固态电池一体化模块，其特征在于：所述锂离子电极材料可以为LFP、NCA、NCM和富锂中的任意一种。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：许晓雄，崔言明，
申请(专利权)人：浙江锋锂新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33