固态电池的制备方法及固态电池技术

本发明专利技术提供一种固态电池的制备方法，其包括以下步骤：提供正极片、负极片和复合电解质浆料；复合电解质层的形成，在所述正极片和/或负极片的一侧表面涂布所述复合电解质浆料形成至少一层复合电解质层，固化后得到复合正极片和/或复合负极片；采用叠片或卷绕工艺将所述复合正极片与所述负极片、或者所述复合负极片与所述正极片、或者所述复合正极片与所述复合负极片贴合在一起，使得所述复合电解质层夹设在极片之间；辊压或冷等静压，即得固态电池。同时，本发明专利技术还提供一种固态电池。相较于相关技术，本发明专利技术提供的固态电池的制备方法及固态电池有助于提升电化学性能，且易于产业化。

Preparation of solid state battery and solid state battery

The invention provides a preparation method of a solid-state battery, which comprises the following steps: providing a positive plate, a negative plate and a composite electrolyte slurry; forming a composite electrolyte layer, coating the composite electrolyte slurry on one side of the positive plate and / or the negative plate to form at least one composite electrolyte layer, and obtaining a composite positive plate and / or a composite negative plate after curing; adopting a laminated plate Or the winding process can fit the composite positive plate and the negative plate, or the composite negative plate and the positive plate, or the composite positive plate and the composite negative plate together, so that the composite electrolyte layer is sandwiched between the electrode plates; the solid-state battery is obtained by rolling or cold isostatic pressing. At the same time, the invention also provides a solid-state battery. Compared with the related technology, the preparation method and the solid-state battery provided by the invention are helpful to improve the electrochemical performance and are easy to be industrialized.

【技术实现步骤摘要】
固态电池的制备方法及固态电池
本专利技术涉及固态电池
，尤其涉及一种固态电池的制备方法及固态电池。
技术介绍
自从1990年Sony公司宣布新型高功率可再充电的锂离子电池开发完成，并成功于1991年进行商业化以来，锂离子电池获得了迅速发展。第一代锂离子电池的比能量仅为200Wh·L-1和80Wh·kg-1，而现在其比能量已经达到560Wh·L-1和210Wh·kg-1，甚至更高。随着锂离子电池的应用范围逐渐扩展，大家对电池的安全性能、使用寿命、能量密度提出了更高的要求。但是，由于液态电解质在电极界面处发生副反应，以及电解液泄露等问题致使锂离子电池的使用安全一直为人们所担忧。而使用固体电解质组装的固态电池可以有效地解决液态电解质所带来的安全隐患，固体电解质不会挥发且不易燃，因而提高了锂离子电池的安全性能；而且固体电解质能够有效阻止锂金属枝晶造成的短路问题，使得以锂金属作为电池负极成为可能；此外，固体电解质能够在较宽的温度范围内进行工作，其电化学窗口较宽，拓宽了电极材料的使用。作为固态二次锂电池的核心组成，复合多层固态复合电解质层具备高离子电导率、高安全性能、高容量、机械强度高、柔韧性好以及具备产业化放大等特性。国内外研究的复合固态电解质更集中在使用无机固态电解质充当聚合物固态电解质填料，制备有机-无机复合固态电解质。例如CN201810400093公开的一种有机-无机复合电解质膜的制备，通过在有机聚合物电解质中添加无机固态电解质作为固体填料，提高复合电解质膜的机械性能和离子电导率。但是由于这种有机-无机复合电解膜厚度需要较厚，过薄易出现复合电解质薄膜机械强度差被锂枝晶刺穿导致电池短路。另外，国外更多的采用磁控溅射或脉冲激光沉积的方式制备，这种工艺成本高，生产效率低，难以实现产业化。这些技术均无法很好地解决复合固态电解质易生长锂枝晶、离子电导率低和产业化放大的问题。因此，实有必要提供一种改进的固态电池及其制备方法以解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术主要解决的技术问题是单层复合固态电解质层由于锂枝晶的生长，从而导致固态电池短路、无法进行产业化的技术问题，本专利技术提供一种固态电池及其制备方法，其可以有效改善电极与电解质层的界面接触，减少电极与固态电解质层的界面阻抗，提升固态电池的电化学性能，而且多层梯度涂布固态电解质有效减少固态电池短路风险，安全性能好，易于产业化。为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种固态电池的制备方法，其包括以下步骤：提供正极片、负极片和复合电解质浆料；复合电解质层的形成，在所述正极片和/或负极片的一侧表面涂布所述复合电解质浆料形成至少一层复合电解质层，固化后得到复合正极片和/或复合负极片；采用叠片或卷绕工艺将所述复合正极片与所述负极片、或者所述复合负极片与所述正极片、或者所述复合正极片与所述复合负极片贴合在一起，使得所述复合电解质层夹设在极片之间；辊压或冷等静压，即得固态电池。在本专利技术提供的固态电池的制备方法的一种较佳实施例中，按质量百分比计，所述复合电解质浆料的组分包括无机固态电解质1％～99％、有机锂离子导电聚合物1％～90％、锂盐1％～50％、粘结剂0.5％～30％和余量的溶剂。在本专利技术提供的固态电池的制备方法的一种较佳实施例中，所述无机固态电解质为磷酸锗铝锂、磷酸锗钛锂、锂镧锆钽氧、锂镧钛氧、锂镧锆氧、氧化铝、氧化锆、Li2S-A、Li2S-A-B、Li2S-MeS2-P2S5和Li2S-MeS2-P2S5-B一种或多种，其中，A表示P2S5、SiS2、GeS2、B2S3和Al2S4中的一种或几种，Me表示Si、Ge、Sn和Al中的一种或多种，B表示Cl、Br和I中的一种或多种。在本专利技术提供的固态电池的制备方法的一种较佳实施例中，所述有机锂离子导电聚合物包括聚环氧乙烷、琥珀腈、聚丙烯腈和聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或多种。在本专利技术提供的固态电池的制备方法的一种较佳实施例中，所述锂盐为高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂和六氟合砷酸锂中的一种或多种。在本专利技术提供的固态电池的制备方法的一种较佳实施例中，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯、聚丙烯腈和聚异丁烯中的一种或多种。在本专利技术提供的固态电池的制备方法的一种较佳实施例中，所述溶剂为乙腈、N，N二甲基甲酰胺、N，N二甲基乙酰胺、N-甲基-2-吡咯烷酮、丙酮、丁酮、乙醇、丙醇、异丙醇、丁醇、甲苯、二甲苯、二甲基亚砜、四氢呋喃、二氧六环、乙腈、乙酸乙酯、甲酸甲酯、氯仿、碳酸二甲酯和碳酸二乙酯中的一种或多种。在本专利技术提供的固态电池的制备方法的一种较佳实施例中，所述复合电解质层的层数为1～30层，每层的厚度为1～50μm。在本专利技术提供的固态电池的制备方法的一种较佳实施例中，相邻两层所述复合电解质层的组分相同，但各组分的含量不同。在本专利技术提供的固态电池的制备方法的一种较佳实施例中，形成所述复合电解质层的涂布方式包括浸沉涂布、坡流涂布、条缝涂布、刮刀涂布、挤压涂布、转移涂布和印刷涂布中的一种或多种。本专利技术还提供一种固态电池，其采用上述所述的固态电池的制备方法的制备方法制得，所述固态电池包括正极片、负极片和夹设在所述正极片与所述负极片之间的至少一层复合电解质层。相较于相关技术，本专利技术提供的固态电池的制备方法及固态电池不仅可以有效改善电极与电解质层的界面接触，减少极片与固态电解质层的界面阻抗，提升固态电池的电化学性能，而且多层梯度涂布固态电解质的方式，可以有效减少固态电池短路风险，安全性能好，同时本专利技术的制备方法具备大规模放大的优势。【附图说明】为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：图1为本专利技术提供的固态电池的结构示意图；图2为图1所示固态电池的制备方法的流程示意图；图3为本专利技术实施例1提供的固态电池首次充放电曲线图；图4为本专利技术实施例3提供的固态电池首次充放电曲线图；图5为本专利技术实施例9提供的固态电池首次充放电曲线图。【具体实施例】下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，为本专利技术提供的固态电池的结构示意图。所述固态电池100包括正极片1、负极片2和夹设在所述正极片1与所述负极片2之间的至少一层复合电解质层3。所述正极片1作为所述固态电池100的正极，所述负极片2作为所述固态电池100的负极。所述正极片1由正极材料制成，其使用的是已知的正极材料，这些正极材料包本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态电池的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：/n提供正极片、负极片和复合电解质浆料；/n复合电解质层的形成，在所述正极片和/或负极片的一侧表面涂布所述复合电解质浆料形成至少一层复合电解质层，固化后得到复合正极片和/或复合负极片；/n采用叠片或卷绕工艺将所述复合正极片与所述负极片、或者所述复合负极片与所述正极片、或者所述复合正极片与所述复合负极片贴合在一起，使得所述复合电解质层夹设在极片之间；/n辊压或冷等静压，即得固态电池。/n

【技术特征摘要】
20190710 CN PCT/CN2019/0954751.一种固态电池的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：
提供正极片、负极片和复合电解质浆料；
复合电解质层的形成，在所述正极片和/或负极片的一侧表面涂布所述复合电解质浆料形成至少一层复合电解质层，固化后得到复合正极片和/或复合负极片；
采用叠片或卷绕工艺将所述复合正极片与所述负极片、或者所述复合负极片与所述正极片、或者所述复合正极片与所述复合负极片贴合在一起，使得所述复合电解质层夹设在极片之间；
辊压或冷等静压，即得固态电池。


2.根据权利要求1所述的固态电池的制备方法，其特征在于，按质量百分比计，所述复合电解质浆料的组分包括无机固态电解质1％～99％、有机锂离子导电聚合物1％～90％、锂盐1％～50％、粘结剂0.5％～30％和余量的溶剂。


3.根据权利要求2所述的固态电池的制备方法，其特征在于，所述无机固态电解质为磷酸锗铝锂、磷酸锗钛锂、锂镧锆钽氧、锂镧钛氧、锂镧锆氧、氧化铝、氧化锆、Li2S-A、Li2S-A-B、Li2S-MeS2-P2S5和Li2S-MeS2-P2S5-B一种或多种，其中，A表示P2S5、SiS2、GeS2、B2S3和Al2S4中的一种或几种，Me表示Si、Ge、Sn和Al中的一种或多种，B表示Cl、Br和I中的一种或多种。


4.根据权利要求2所述的固态电池的制备方法，其特征在于，所述有机锂离子导电聚合物包括聚环氧乙烷、琥珀腈、聚...

【专利技术属性】
技术研发人员：张健，黄宁，徐斌，
申请(专利权)人：瑞声科技南京有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32