高正极活性物质载量的塑化正极及其制备方法、固态电池技术

本发明专利技术公开了一种高正极活性物质载量的塑化正极，包括正极集流体以及形成在正极集流体上的正极活性物质层，其中，以重量百分比计算，所述正极活性物质层中包含有1wt％～15wt％的粘结剂、1wt％～10wt％的导电剂、1wt％～10wt％的锂盐、0.1wt％～40wt％的塑化剂以及50wt％～80wt％的正极活性物质。本发明专利技术还公开了以上塑化正极的制备方法以及包含该塑化正极的固态电池。本发明专利技术提供的塑化正极可以提高电池的能量密度，并改善电池正极与固态电解质之间的界面稳定性，提升了固态电池的循环性能。

Plasticized anode with high active material load and its preparation method, solid-state battery

The invention discloses a plasticized positive pole with high positive active material load, which comprises a positive collecting fluid and a positive active material layer formed on the positive collecting fluid. Calculated by weight percentage, the positive active material layer comprises 1wt% \uff5e 15wt% binder, 1wt% \uff5e 10wt% conductive agent, 1wt% \uff5e 10wt% lithium salt and 0.1wt% \uff5e 40wt% plasticizer And 50wt% \uff5e 80wt%. The invention also discloses a preparation method of the plasticized positive pole and a solid-state battery including the plasticized positive pole. The plasticized positive pole can improve the energy density of the battery, improve the interface stability between the positive pole of the battery and the solid electrolyte, and improve the circulation performance of the solid battery.

【技术实现步骤摘要】
高正极活性物质载量的塑化正极及其制备方法、固态电池
本专利技术属于二次电池
，尤其涉及一种高正极活性物质载量的塑化正极及其制备方法、固态电池。
技术介绍
近年来，在新能源汽车领域，锂离子电池的需求逐年增加。目前锂离子电池普遍采用液态电解液来进行离子传导，但有机电解液容易出现漏液、腐蚀电极、燃烧爆炸等事故，存在较大的安全隐患。固态电池是一种使用固体电极和固体电解液的电池。固态电池一般功率密度较低，能量密度较高，功率重量比较高，因此是新能源汽车很理想的电池。目前固态电池受制于电池的整体重量，通过用高活性物质载量的正极可以减少电池中的集流体等质量所占的比例，从而提高正极活性物质的占比，以此来提高电池能量密度。然而，由于固态电池中的正极活性物质与固态电解质的接触仅仅在很有限的界面上，很难发挥出高活性物质载量正极的优势，电池的能量密度、循环性能有待于进一步提高。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种高正极活性物质载量的塑化正极，以提高电池的能量密度，并改善电池正极与固态电解质之间的界面稳定性，提升了固态电池的循环性能。为实现上述专利技术目的，本专利技术采用了如下技术方案：一种高正极活性物质载量的塑化正极，包括正极集流体以及形成在正极集流体上的正极活性物质层，其中，以重量百分比计算，所述正极活性物质层中包含有1wt％～15wt％的粘结剂、1wt％～10wt％的导电剂、1wt％～10wt％的锂盐、0.1wt％～40wt％的塑化剂以及50wt％～80wt％的正极活性物质。优选地，所述正极活性物质层中包含有5wt％～10wt％的粘结剂、2wt％～8wt％的导电剂、2wt％～8wt％的锂盐、1wt％～30wt％的塑化剂以及55wt％～75wt％的正极活性物质。优选地，所述塑化剂选自碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丁二腈和离子液中的至少一种。优选地，所述粘结剂选自聚氧乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、苯丙乳液、聚丙烯腈和羟甲基纤维素钠中的至少一种，所述导电剂选自石墨烯、导电炭黑、乙炔黑和碳纤维中的至少一种，所述锂盐选自六氟磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、四氟硼酸锂、双乙二酸硼酸锂和草酸二氟硼酸锂中的至少一种，所述正极活性物质选自锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰、镍钴铝和钛酸锂中的至少一种。优选地，所述正极集流体为铝箔，所述正极集流体的厚度为1μm～100μm。优选地，所述正极活性物质层形成在所述正极集流体的其中一个表面上或者是形成在所述正极集流体的两个相对的表面上。本专利技术还提供了一种如上所述的高正极活性物质载量的塑化正极的制备方法，其包括：按照预定的质量比例提供粘结剂、导电剂、锂盐、塑化剂以及正极活性物质并溶解于溶剂中，搅拌混合形成正极浆料；提供正极集流体，将所述正极浆料涂覆于所述正极集流体上；将涂覆有所述正极浆料的正极集流体进行干燥处理，获得所述塑化正极。优选地，所述溶剂选自N-甲基吡咯烷酮、二甲基甲酰胺、N,N-二甲基苯胺和磷酸三乙酯中的至少一种，所述溶剂与所述粘结剂、导电剂、锂盐、塑化剂以及正极活性物质之和的质量比为1～3:1。优选地，所述正极浆料涂覆于正极集流体上的厚度为800μm～1200μm。本专利技术的另一方面是提供一种固态电池，其包括依次设置的正极层、固态电解质层和负极层，其中，所述正极层采用了如上所述的高正极活性物质载量的塑化正极。本专利技术实施例提供的高正极活性物质载量的塑化正极，首先是提高了正极活性物质的占比以此来提高电池能量密度；其次是在正极中加入了塑化剂，可以进一步地提高固态电池的能量密度；另外，正极中加入塑化剂之后还可以显著改善电池正极与固态电解质之间的界面稳定性，提升了固态电池的循环性能，同时也使得正极具有更优异的机械强度。附图说明图1是本专利技术实施例的塑化正极的制备方法的工艺流程图；图2是本专利技术实施例4中的电池样品1的循环测试曲线图；图3是本专利技术实施例4中的电池样品2的循环测试曲线图；图4是本专利技术实施例4中的电池样品3的循环测试曲线图；图5是本专利技术实施例4中的电池样品4的循环测试曲线图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本专利技术的实施方式仅仅是示例性的，并且本专利技术并不限于这些实施方式。在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。本专利技术实施例首先提供了一种高正极活性物质载量的塑化正极，所述塑化正极包括正极集流体以及形成在正极集流体上的正极活性物质层，其中，以重量百分比计算，所述正极活性物质层中包含有1wt％～15wt％的粘结剂、1wt％～10wt％的导电剂、1wt％～10wt％的锂盐、0.1wt％～40wt％的塑化剂以及50wt％～80wt％的正极活性物质。如上所述的塑化正极，正极活性物质的含量达到50wt％～80wt％的比例，并且其中还加入了0.1wt％～40wt％的塑化剂：首先，通过提高正极活性物质的占比以此来提高电池能量密度；其次，在正极中加入了塑化剂，可以使得正极中的活性物质形成更紧密的接触，降低正极中活性物质之间的阻抗，使得活性物质能达到更高的利用率，有着更高的比容量，从而提高了固态电池的能量密度；另外，正极中加入塑化剂之后还可以显著改善电池正极与固态电解质之间的界面稳定性，提升了固态电池的循环性能，也使得正极具有更优异的机械强度。在较为优选的技术方案中，所述正极活性物质层中包含有5wt％～10wt％的粘结剂、2wt％～8wt％的导电剂、2wt％～8wt％的锂盐、1wt％～30wt％的塑化剂以及55wt％～75wt％的正极活性物质。其中，所述塑化剂选自碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丁二腈和离子液中的至少一种。所述粘结剂选自聚氧乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、苯丙乳液、聚丙烯腈和羟甲基纤维素钠中的至少一种。所述导电剂选自石墨烯、导电炭黑、乙炔黑和碳纤维中的至少一种。所述锂盐选自六氟磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、四氟硼酸锂、双乙二酸硼酸锂和草酸二氟硼酸锂中的至少一种。所述正极活性物质选自锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰、镍钴铝和钛酸锂中的至少一种。需要说明的是，以上各个组分所使用的材料均为市售获得的材料。在优选的技术方案中，所述正极集流体为铝箔，所述正极集流体的厚度为1μm～100μm。其中，所述正极活性物质层形成在所述正极集流体的其中一个表面上或者是形成在所述正极集流体的两个相对的表面上。参阅图1，所述高正极活性物质载量的塑化正极的制备方法包括步骤：S10、按照预定的质量比例提供粘结剂、导电剂、锂盐、塑化剂以及正极活性物质并溶解于溶剂中，搅拌混合形成正极浆料。优选搅拌4h以上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高正极活性物质载量的塑化正极，包括正极集流体以及形成在正极集流体上的正极活性物质层，其特征在于，以重量百分比计算，所述正极活性物质层中包含有1wt％～15wt％的粘结剂、1wt％～10wt％的导电剂、1wt％～10wt％的锂盐、0.1wt％～40wt％的塑化剂以及50wt％～80wt％的正极活性物质。/n

【技术特征摘要】
1.一种高正极活性物质载量的塑化正极，包括正极集流体以及形成在正极集流体上的正极活性物质层，其特征在于，以重量百分比计算，所述正极活性物质层中包含有1wt％～15wt％的粘结剂、1wt％～10wt％的导电剂、1wt％～10wt％的锂盐、0.1wt％～40wt％的塑化剂以及50wt％～80wt％的正极活性物质。


2.根据权利要求1所述的高正极活性物质载量的塑化正极，其特征在于，所述正极活性物质层中包含有5wt％～10wt％的粘结剂、2wt％～8wt％的导电剂、2wt％～8wt％的锂盐、1wt％～30wt％的塑化剂以及55wt％～75wt％的正极活性物质。


3.根据权利要求1或2所述的高正极活性物质载量的塑化正极，其特征在于，所述塑化剂选自碳酸乙烯酯、氟代碳酸乙烯酯、丁二腈和离子液中的至少一种。


4.根据权利要求3所述的高正极活性物质载量的塑化正极，其特征在于，所述粘结剂选自聚氧乙烯、聚偏氟乙烯、丁苯橡胶、苯丙乳液、聚丙烯腈和羟甲基纤维素钠中的至少一种，所述导电剂选自石墨烯、导电炭黑、乙炔黑和碳纤维中的至少一种，所述锂盐选自六氟磷酸锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、双(氟磺酰)亚胺锂、四氟硼酸锂、双乙二酸硼酸锂和草酸二氟硼酸锂中的至少一种，所述正极活性物质选自锰酸锂、磷酸铁锂、钴酸锂、镍钴锰、镍钴铝和钛酸锂中的至少一种。


5.根据权利要求3所述的高正极活性物...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨铮，陆子恒，陈佳华，羿井司，李诚，刘国华，刘宇，杨春雷，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44