用于制备固体电解质的方法和包含该固体电解质的全固态电池组技术

本发明专利技术公开了用于制备固体电解质的方法和包含该固体电解质的全固态电池组。具体地，本发明专利技术提供一种制备用于全固态电池组的固体电解质的方法，所述方法包括：通过将包含硫化锂的第一原材料与第二原材料分散在溶剂中来获得浆料，所述第二原材料选自硫化硅、硫化磷、硫化锗、硫化硼以及它们的组合；以及干燥浆料。

Method for preparing solid electrolyte and all-solid-state battery pack containing the solid electrolyte

The invention discloses a method for preparing a solid electrolyte and an all-solid-state battery pack containing the solid electrolyte. Specifically, the present invention provides a method for preparing solid electrolyte for all-solid-state battery packs. The method includes: slurry is obtained by dispersing the first and second raw materials containing lithium sulfide in solvents, and the second raw materials are selected from silicon sulfide, phosphorus sulfide, germanium sulfide, boron sulfide and their. Combination; and drying slurry.

【技术实现步骤摘要】
用于制备固体电解质的方法和包含该固体电解质的全固态电池组
本专利技术涉及用于制备固体电解质的非研磨类方法和用于制备具有致密化正电极的全固态电池组的方法，所述致密化正电极包含该固体电解质。
技术介绍
如同锂离子二次电池组，使用固体电解质的全固态电池组是已知的。全固态电池组包括含固体电解质的电解质层，在电解质层的两个表面上形成的电极(正电极和负电极)，以及接触每个电极的集电器。作为固体电解质，通常使用锂离子电导率高的硫化物类固体电解质。作为正电极活性材料，使用包含锂离子的过渡金属氧化物，并且由于正电极活性材料具有低的锂离子导电率，所以正电极通常包含固体电解质。为了促进锂离子在正电极中的移动，正电极活性材料和固体电解质需要均匀分布，并且正电极需要形成致密化形式。在现有技术中，通过使用粉末化形式的正电极活性材料以及固体电解质的简单机械混合工艺来制备正电极。因此，正电极中存在多个孔，并且正电极活性材料、固体电解质等未均匀地分布，从而使得存在电池组性能变差的问题。特别地，材料的特性例如难以实现微粉化(由于硫化物类固体电解质的高延展性而造成的)、难以选择溶剂以及易受水分损害在改进现有工艺中起着致命的限制作用。公开于该专利技术背景部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不可被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
本专利技术的各个方面旨在提供一种能够制备其中固体电解质、正电极活性材料等均匀分布的用于全固态电池组的正电极的方法。在各个方面，本专利技术也已致力于解决与现有技术相关的上述问题，并且提供了一种能够通过使孔的产生最小化来制备用于致密化全固态电池组的正电极的方法。在各个方面，本专利技术还已致力于解决与现有技术相关的上述问题，并且提供了一种能够通过简化的工序制备用于改进的全固态电池组的正电极的方法。本专利技术的目的不限于上述目的。本专利技术的目的将通过以下描述而变得更加清楚，并且将通过权利要求中描述的手段以及它们的组合来实现。本专利技术的各个方面旨在提供一种制备用于全固态电池组的固体电解质的方法，其包括：通过将包含硫化锂的第一原材料与第二原材料分散在溶剂中来获得浆料，所述第二原材料选自硫化硅、硫化磷、硫化锗、硫化硼以及它们的组合；以及干燥浆料。在本专利技术的示例性实施方案中，该方法不包括研磨第一原材料和第二原材料。在另一个示例性实施方案中，将包含过渡金属元素和卤素元素中的任意一种或多种的第三原材料进一步分散在溶剂中。还在另一个示例性实施方案中，溶剂选自酯类溶剂、醚类溶剂以及它们的组合。还在另一个示例性实施方案中，溶剂选自丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯以及它们的组合。仍然还在另一个示例性实施方案中，干燥在真空或惰性气体气氛下进行。在进一步的示例性实施方案中，干燥在约100℃至约200℃(例如约100℃至约200℃、约110℃至约200℃、约150℃至约200℃、约180℃至约200℃、约100℃至约110℃、约100℃至约120℃、约100℃至约140℃、约120℃至约180℃等)的温度下进行。在另一个进一步的示例性实施方案中，固体电解质为至少包含锂(Li)、磷(P)和硫(S)的硫化物类固体电解质。还在另一个进一步的示例性实施例中，固体电解质包含Li2S-P2S5。本专利技术的各个方面旨在提供一种用于制备全固态电池组的方法，所述方法包括：向通过将第一原材料和第二原材料分散于溶剂所获得的浆料中添加正电极活性材料，并且混合所得混合物；通过干燥浆料获得包含固体电解质和正电极活性材料的复合粉末；以及通过热压复合粉末来形成正电极。在本专利技术的示例性实施方案中，向浆料中添加选自导电材料、粘合剂以及它们的组合中的一种，并且混合所得混合物。在另一个示例性实施方案中，该方法不包括研磨第一原材料、第二原材料和正电极活性材料。还在另一个示例性实施方案中，正电极活性材料选自具有层状结构的锂金属氧化物，具有尖晶石结构的锂金属氧化物，具有橄榄石结构的锂金属磷氧化物，以及它们的组合。还在另一个示例性实施方案中，溶剂选自丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯以及它们的组合。仍然还在另一个示例性实施方案中，干燥在约100℃至约200℃(例如约100℃至约200℃、约110℃至约200℃、约150℃至约200℃、约180℃至约200℃、约100℃至约110℃、约100℃至约120℃、约100℃至约140℃、约120℃至约180℃等)的温度下并在真空或惰性气体气氛下进行。在进一步的示例性实施方案中，正电极活性材料、固体电解质和导电材料以65至80:10至25:10至20的质量比包含在复合粉末中。换言之，质量比能够为65-80:10-25:10-20(正电极活性材料:固体电解质:导电材料)。在一些情况中，复合粉末中的质量比为65:10:10、65:10:20、65:25:10、65:25:20、80:25:20、85:10:10、85:10:20、85:25:10等。在各种示例性实施方案中，质量比为65:25:10。在其它示例性实施方案中，质量比为80:10:10在另一个示例性实施方案中，热压在约100℃至约200℃(例如约100℃至约200℃、约110℃至约200℃、约150℃至约200℃、约180℃至约200℃、约100℃至约110℃、约100℃至约120℃、约100℃至约140℃、约120℃至约180℃等)的温度下进行约5分钟至约60分钟(例如约5分钟、约10分钟、约15分钟、约20分钟、约25分钟、约30分钟、约35分钟、约40分钟、约45分钟、约50分钟、约55分钟或约60分钟)。还在另一个示例性实施方案中，热压在约1吨至约10吨(例如约1吨、约2吨、约3吨、约4吨、约5吨、约6吨、约7吨、约8吨、约9吨或约10吨)的压力下进行。还在另一个示例性实施方案中，通过以下方式形成正电极-电解质层复合材料：将复合粉末施加在模具中，并且将电解质粉末施加到复合粉末上，然后热压复合粉末和电解质粉末。仍然还在另一个示例性实施方案中，电解质粉末选自氧化物类固体电解质粉末、硫化物类固体电解质粉末以及它们的组合。根据本专利技术的示例性实施方案，在制备固体电解质中，可以防止固体电解质劣化，因为作为原材料的硫化物并未暴露于水分和空气。根据本专利技术的示例性实施方案，可以克服难以实现微粉化的材料限制，因为可以在无需在柔性硫化物上进行研磨步骤的情况下，形成包含相同材料的用于全固态电池组的固体电解质或正电极。根据本专利技术的示例性实施方案，可以改进全固态电池组的性能例如容量，因为固体电解质和正电极活性材料均匀地分布在正电极中，并且可以形成致密化的正电极。根据本专利技术的示例性实施方案，可以改进生产率、价格竞争力等，因为具有改进的性能的全固态电池组可以在不经受各种复合步骤的情况下制得。本专利技术的效果不限于上述效果。本专利技术的效果被理解为包括能够从以下说明中推出的所有效果。以下讨论本专利技术的其它方面和示例性实施方案。应当理解，本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其它类似术语一般包括机动车辆，例如包括运动型多用途车辆(SUV)、大客车、卡车、各种商用车辆的乘用车辆，包括各种舟艇和船舶的船只，航空器等等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、可插式混合动力电动车辆、氢动力车辆以及其它替代性燃料车辆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种制备用于全固态电池组的固体电解质的方法，所述方法包括：通过将包含硫化锂的第一原材料与第二原材料分散在溶剂中来获得浆料，所述第二原材料选自硫化硅、硫化磷、硫化锗、硫化硼以及它们的组合；以及干燥浆料。

【技术特征摘要】
2017.05.08 KR 10-2017-00574921.一种制备用于全固态电池组的固体电解质的方法，所述方法包括：通过将包含硫化锂的第一原材料与第二原材料分散在溶剂中来获得浆料，所述第二原材料选自硫化硅、硫化磷、硫化锗、硫化硼以及它们的组合；以及干燥浆料。2.根据权利要求1所述的制备用于全固态电池组的固体电解质的方法，其中，所述方法不包括研磨第一原材料和第二原材料。3.根据权利要求1所述的制备用于全固态电池组的固体电解质的方法，其中，通过将包含过渡金属元素和卤素元素中的任意一种或多种的第三原材料进一步分散在溶剂中来获得浆料。4.根据权利要求1所述的制备用于全固态电池组的固体电解质的方法，其中，所述溶剂选自酯类溶剂、醚类溶剂以及它们的组合。5.根据权利要求1所述的制备用于全固态电池组的固体电解质的方法，其中，所述溶剂选自丙酸甲酯、丙酸乙酯、丙酸丙酯以及它们的组合。6.根据权利要求1所述的制备用于全固态电池组的固体电解质的方法，其中，干燥在真空或惰性气体气氛下进行。7.根据权利要求1所述的制备用于全固态电池组的固体电解质的方法，其中，干燥在100℃至200℃的温度下进行。8.根据权利要求1所述的制备用于全固态电池组的固体电解质的方法，其中，所述固体电解质为至少包含锂、磷和硫的硫化物类固体电解质。9.根据权利要求1所述的制备用于全固态电池组的固体电解质的方法，其中，所述固体电解质包含Li2S-P2S5。10.一种用于制备全固态电池组的方法，所述方法包括：根据权利要求1中所述的方法将第一原材料和第二原材料分散在溶剂中以获得浆料，向所述浆料中添加正电极活性材料，并且将混合物混合；通过干燥浆料而获得...

【专利技术属性】
技术研发人员：林栽敏，成柱咏，张容准，郑燻基，金炯哲，E·D·郑，尹彬娜，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，韩国科学技术研究院，
类型：发明
国别省市：韩国,KR