一种锂离子固态电池正极及其制备工艺和锂离子固态电池制造技术

本发明专利技术公开了一种锂离子固态电池正极及其制备工艺和锂离子固态电池。本发明专利技术的锂离子固态电池正极的制备工艺，包括以下步骤：S1.在正极集流体表面涂覆正极活性物质层，烘干；S2.在所述正极活性物质层的表面涂覆固态电解质涂层浆料，所述固态电解质涂层浆料中包括在常温下为固态并且在60~200℃形成气体的物质；S3.在60~200℃条件下加热烘干，得到所述固态电解质涂层；加热的同时对形成固态电解质涂层的所述正极集流体的表面施加压力进行压实，得到所述锂离子固态电池正极。本发明专利技术的锂离子固态电池正极的固态电解质涂层固含量适中，固态电解质涂层具有良好的稳定性和均匀性，使制得的锂离子固态电池具有良好的容量保持率。

【技术实现步骤摘要】
一种锂离子固态电池正极及其制备工艺和锂离子固态电池
本专利技术属于锂离子固态电池领域，具体涉及一种锂离子固态电池正极及其制备工艺，尤其涉及一种锂离子固态电池正极制备得到的锂离子固态电池。
技术介绍
全固体锂离子电池一般包括正极、负极、固态电解质三部分，其中，正极包括正极活性物质、粘结剂、导电剂；负极包括负极活性物质、粘结剂、导电剂或使用锂金属作为负极；固态电解质包括粘结剂、电解质材料，电解质材料选自氧化物或硫化物固态电解质。现有技术中，在电极活性物质层表面涂覆一层固态电解质层是有利的，且涂覆层的较薄的厚度更有利于电池性能的提高，固态电解质涂层包括粘结剂、电解质材料，电解质材料选自氧化物或硫化物固态电解质。固态电解质涂层的组成可以与固态电解质相同或不同，没有特别限定。但是，受制于目前涂布技术的限制，涂层过薄导致涂覆层的稳定性受到影响，同时，涂覆过程中，过高的固含量不利于降低涂覆层厚度，过低的固含量又不利于涂覆层的稳定，保证涂覆层的均匀性。CN110400905A公开了一种含固态电解质的极片，包括极片本体以及涂覆在该极片本体的一侧表面或两侧表面的固态电解质涂层，所述固态电解质涂层的厚度为5~20μm；所述固态电解质涂层包括以下原料，按照重量份数计算，分散剂0.5~2份，固态电解质10~40份，粘结剂1~5份，溶剂A50~100份，溶剂B50~100份；还公开了该极片的制备方法以及在锂电池中的应用，该极片表面非常光滑，而且省去了传统电池中需要设置的隔膜，且性能还优于传统电池。但是，该专利技术的固态电解质涂层在涂覆时涂覆层厚度的控制也较难把握，从而影响了涂覆层的稳定性和均匀性。因此，寻找一种合适的固态电解质涂层及涂覆方法对具有良好电性能的锂离子固态电池的制备是极为有利的。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种锂离子固态电池正极及其制备工艺和锂离子固态电池，锂离子固态电池正极的固态电解质涂层固含量适中，固态电解质涂层具有良好的稳定性和均匀性，使制得的锂离子固态电池具有良好的容量保持率。本专利技术的目的之一在于提供一种锂离子固态电池正极的制备工艺，为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种锂离子固态电池正极的制备工艺，所述正极包括正极活性物质层，所述正极活性物质层包括正极活性物质，所述锂离子固态电池正极的制备工艺包括以下步骤：S1.在正极集流体表面涂覆正极活性物质层，烘干；S2.在所述正极活性物质层的表面涂覆固态电解质涂层浆料，所述固态电解质涂层浆料中包括在常温下为固态并且在60~200℃形成气体的物质；S3.在60~200℃条件下加热烘干，使得所述固态电解质涂层浆料中在常温下为固态并且在60~200℃形成气体的物质分解或挥发形成气体，得到所述固态电解质涂层；加热的同时对形成固态电解质涂层的所述正极集流体的表面施加压力进行压实，得到所述锂离子固态电池正极；其中，所述常温下为固态并且在60~200℃形成气体的物质为碳酸氢铵、碳酸铵、氯化铝中的任意一种或至少两种的混合物；所述常温下为固态并且在60~200℃形成气体的物质的质量百分比为占配方体系总质量的5~40%；所述固态电解质涂层的孔隙率<3%。本专利技术通过在固态电解质涂层中引入低温易分解、升华的固体物质，提高了涂布工艺时固态电解质涂层的固含量，降低了对涂布设备的要求，节约了成本，同时，在后续工艺中，由于低温易分解、升华的固体物质会分解产生气体或升华，使得干燥排出溶剂后，涂层的厚度显著变薄。其中，所述常温下为固态并且在60~200℃形成气体的物质的质量百分比为占配方体系总质量的5~40%。优选地，所述常温下为固态并且在60~200℃形成气体的物质为碳酸氢铵时，所述碳酸氢铵的质量百分比为占配方体系总质量的15~40%，例如所述碳酸氢铵的质量百分比为占配方体系总质量的15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%、31%、32%、33%、34%、35%、36%、37%、38%、39%、40%等。优选地，所述常温下为固态并且在60~200℃形成气体的物质为碳酸铵时，所述碳酸铵的质量百分比为占配方体系总质量的20~30%，例如所述碳酸铵的质量百分比为占配方体系总质量的20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%等。优选地，所述常温下为固态并且在60~200℃形成气体的物质为氯化铝时，所述氯化铝的质量百分比为占配方体系总质量的5~30%，例如所述氯化铝的质量百分比为占配方体系总质量的5%、6%、7%、8%、9%、10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%、21%、22%、23%、24%、25%、26%、27%、28%、29%、30%等。所述固态电解质涂层的孔隙率<3%，优选地孔隙率<1.5%，例如固态电解质涂层的孔隙率为0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1%、1.1%、1.2%、1.3%、1.4%、1.5%、1.6%、1.7%、1.8%、1.9%、2%、2.1%、2.2%、2.3%、2.4%、2.5%、2.6%、2.7%、2.8%、2.9%等。所述固态电解质涂层的厚度为5~30μm，例如所述固态电解质涂层的厚度为5μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、15μm、16μm、17μm、18μm、19μm、20μm、21μm、22μm、23μm、24μm、25μm、26μm、27μm、28μm、29μm、30μm等。优选地，所述固态电解质涂层还包含固态电解质材料和粘结剂。粘结剂包括但不限于聚偏氟乙烯和/或聚四氟乙烯。所述固态电解质涂层还可以包括PEO。对于固态电解质材料，其可以为快离子导体或其他已知的固态电解质材料。快离子导体又称锂离子传导性物质，泛指具有较好离子传到性能的物质。所述快离子导体可以是有机物，也可以是无机物，包括但不限于LiNbO3、Li4Ti5O4、Li3PO4和LiTFSI等。已知的固态电解质材料包括氧化物固态电解质、硫化物固态电解质、硒化物固态电解质、聚合物固态电解质中的任意一种。所述氧化物固态电解质是氧化物系固体电解质，具体而言，可示例LiPON(磷酸锂氧氮化物)、Li1.3Al0.3Ti0.7(PO4)3、La0.51Li0.34TiO0.74、Li3PO4、Li2SiO2和Li2SiO4、锂镧锆氧或锂镧钛氧中的任意一种。本专利技术所述聚合物电解质通常含有金属盐和聚合物。在根据本专利技术的金属电池为锂电池的情况下，可以使用锂盐作为金属盐。作为锂盐，可以使用无机锂盐和有机锂盐中的至少任意一种。作为聚合物，只要与锂盐形成络合物就没有特别限定，例如可举出聚环氧乙烷等。作为硫化物固态电解质，例如可举出Li2S-P2S5、Li2S-P2S5-LiI本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种锂离子固态电池正极的制备工艺，所述锂离子固态电池正极包括正极活性物质层，其特征在于，所述锂离子固态电池正极的制备工艺包括以下步骤：/nS1.在正极集流体表面涂覆正极活性物质层，烘干；/nS2.在所述正极活性物质层的表面涂覆固态电解质涂层浆料，所述固态电解质涂层浆料中包括在常温下为固态并且在60~200℃形成气体的物质；/nS3.在60~200℃条件下加热烘干，使得所述固态电解质涂层浆料中在常温下为固态并且在60~200℃形成气体的物质分解或挥发形成气体，得到所述固态电解质涂层；加热的同时对形成固态电解质涂层的所述正极集流体的表面施加压力进行压实，得到所述锂离子固态电池正极；/n其中，所述常温下为固态并且在60~200℃形成气体的物质为碳酸氢铵、碳酸铵、氯化铝中的任意一种或至少两种的混合物；/n所述常温下为固态并且在60~200℃形成气体的物质的质量百分比为占配方体系总质量的5~40%；/n所述固态电解质涂层的孔隙率≤0.5%。/n

【技术特征摘要】
1.一种锂离子固态电池正极的制备工艺，所述锂离子固态电池正极包括正极活性物质层，其特征在于，所述锂离子固态电池正极的制备工艺包括以下步骤：
S1.在正极集流体表面涂覆正极活性物质层，烘干；
S2.在所述正极活性物质层的表面涂覆固态电解质涂层浆料，所述固态电解质涂层浆料中包括在常温下为固态并且在60~200℃形成气体的物质；
S3.在60~200℃条件下加热烘干，使得所述固态电解质涂层浆料中在常温下为固态并且在60~200℃形成气体的物质分解或挥发形成气体，得到所述固态电解质涂层；加热的同时对形成固态电解质涂层的所述正极集流体的表面施加压力进行压实，得到所述锂离子固态电池正极；
其中，所述常温下为固态并且在60~200℃形成气体的物质为碳酸氢铵、碳酸铵、氯化铝中的任意一种或至少两种的混合物；
所述常温下为固态并且在60~200℃形成气体的物质的质量百分比为占配方体系总质量的5~40%；
所述固态电解质涂层的孔隙率≤0.5%。


2.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述常温下为固态并且在60~200℃形成气体的物质为碳酸氢铵时，所述碳酸氢铵的质量百分比为占配方体系总质量的15~40%。


3.根据权利要求1所述的制备工艺，其特征在于，所述常温下为固态并且在60~200℃形成气体的物质为碳酸铵时，所述碳酸铵的质量百分比为占配方体系总质量的2...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯玉川，李峥，何泓材，杨帆，
申请(专利权)人：清陶昆山能源发展有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32