一种全固态锂离子电池制造技术

本发明专利技术涉及一种全固态锂离子电池，所述全固态锂离子电池包括正极、负极，所述正极包括第一正极及位于所述第一正极两侧边缘延伸处的第二正极，所述负极包括第一负极及位于所述第一负极两侧边缘延伸处的第二负极，所述第一正极与所述第一负极对应设置，所述第二正极与所述第二负极对应设置，所述第一正极和第一负极之间设置有固态电解质层，所述第二正极和第二负极之间设置有绝缘体层，所述第一正极和/或第二正极设置有补锂材料，所述补锂材料是Li

【技术实现步骤摘要】
一种全固态锂离子电池
本专利技术属于锂电池领域，涉及一种全固态锂离子电池。
技术介绍
锂离子电池因其重量轻、比能量/比功率高、自放电少、寿命长等特点被视为最具竞争力的电化学储能技术之一。目前的商用锂离子电池广泛使用液体电解质，其特点是具备较高的电导率和优良的电化学性能；但液态电解液的闪燃点较低，在大电流放电、过度充电、内部短路等异常情况时可能导致电解液发热自燃，甚至引起爆炸等安全问题。而使用固态电解质的全固态电池，则大幅提高了安全性，并可简化电池安全装置，降低制造成本；因而全固态锂离子电池的研究正吸引越来越多的关注。CN111009682A中公开了通过设置粗糙度不同的第一固态电解质和第二固态电解质，且第二固态电解质的粗糙度大于所述第一固态电解质，其能解决固态电解质粗糙度过小，则电极与固态电解质粘结力过弱，粗糙度过大则容易短路的问题；但当采用金属锂或锂合金作为负极时，固态电解质的材质采用氧化物固态电解质，尤其是低致密度的氧化物固态电解质时，其使用过程，尤其在大电流倍率下，存在严重的界面问题，且锂枝晶容易生长，进而对电池的一致性和安全性造成较大影响。同时，在正极中添加补锂添加剂弥补电池使用过程中的Li+流失是已知的，但很多补锂材料在反应过程中会反应形成气体，这对于电池的使用是有害的，而在电极中添加气体吸收剂，但这种方法不仅降低了电池性能，而且由于电极中存在复杂的化学反应，对气体吸收物质容易产生不利影响，且对安全是不利的。因此，提供一种能自发吸收气体，且不会影响电池性能的电池结构是十分必要的。>
技术实现思路
本专利技术第一方面在于提供一种全固态锂离子电池，所述全固态锂离子电池包括正极、负极，所述正极包括第一正极及位于所述第一正极两侧边缘延伸处的第二正极，所述负极包括第一负极及位于所述第一负极两侧边缘延伸处的第二负极，所述第一正极与所述第一负极对应设置，所述第二正极与所述第二负极对应设置，所述第一正极和第一负极之间设置有固态电解质层，所述第二正极和第二负极之间设置有绝缘体层，所述第一正极、第一负极、固态电解质层的长度相同，所述第二负极、第二正极的长度等于或大于绝缘体层的长度，所述绝缘体层包括能吸附气体的物质。已有研究证实，电池在实际使用过程中产生的气体对电池的长期使用是不利的，比如CO2、O2、HF等，因此，将电池生产、使用中的气体如何排出是一项重要的课题，本专利技术中，通过设置绝缘体层，并在绝缘体层中设置吸附气体的物质，进而对电池中的气体进行清除，达到了提升电池性能的效果。优选的，所述第一正极包括第一正极集流体和第一正极活性物质层，所述第二正极包括第二正极集流体和第二正极活性物质层；所述第一正极活性物质层包括第一正极活性物质，所述第二正极活性物质层包括第二正极活性物质；所述第一正极活性物质层和/或第二正极活性物质层包括补锂材料，所述补锂材料是Li2O2；优选的，所述第一正极活性物质和/或所述第二正极活性物质为三元材料NCM，比如NCM811、NCM532，在Li2O2存在的条件下，NCM起到了催化Li2O2反应和正极活性物质的双重作用，是Li2O2补锂添加剂的优选组合。优选的，第一正极活性物质层中的Li2O2的添加量占第一正极活性物质层的3-10wt%，优选为3-5wt%；和/或第二正极活性物质层中的Li2O2的添加量占第二正极活性物质层的3-10wt%，优选为3-5wt%。Li2O2是一种已知的补锂材料，少量添加即可达到补锂效果，但Li2O2在补锂过程中会反应生成O2，在电池使用过程中，O2会消耗电池中的锂离子，造成电池容量衰减，因此，现有技术中，Li2O2的添加量占第一正极活性物质层和/或第二正极活性物质层的2wt%以下；本专利技术中，通过设置绝缘体层，并在绝缘体层中设置针对氧气的吸附剂，使得Li2O2释放出的氧气被吸收，减少O2对电池循环性能的影响，可以进一步提高Li2O2的添加量。进一步优选的，所述第一正极活性物质和/或第二正极活性物质包括4-7wt%经过4-6h球磨处理的NCM，所述经过4-6h球磨处理的NCM的粒径为3μm以下。作为本专利技术的一个实施方式，第二电极不设置第二正极活性物质层，进而不包括第二正极活性物质材料。所述绝缘体层不具有离子导电性和电子导电性，以抑制正极和负极之间的导通，所述绝缘体层包括绝缘树脂和能吸附氧气的物质，所述绝缘树脂选自环氧树脂、丙烯酸树脂、聚酰亚胺树脂中的至少一种。所述能吸附氧气的物质是指能吸收Li2O2或是电池使用过程中反应生成的O2，所述吸收包括物理吸附、化学吸附或同时使用物理吸附和化学吸附，物理吸附指的是通过物理作用力将氧气吸附到材料中，以避免氧气进入电池中；化学吸附指的是通过与氧气的化学反应消耗生成的氧气；在添加了吸收氧气的物质后，不应破坏绝缘层的绝缘性能；具有对氧气吸附作用的材料是已知的，此处不再赘述。优选的，所述绝缘体层的孔隙率为85-95%，合适的绝缘体层孔隙率能使得反应生成的氧气进入绝缘体层，继而被吸附氧气的物质吸收。优选的，所述固态电解质层的粗糙度为1-20μm，例如2μm、4μm、6μm、7μm、8μm、9μm、10μm、11μm、12μm、13μm、14μm、16μm或18μm等。所述绝缘体层与第二负极的粘结力大于固态电解质与第一负极的粘结力，固态电解质层的粗糙度过大，会导致电池短路的风险，且使得电池批次产品的一致性变差；但同时，如果粗糙度过小，虽然能一定程度上克服电池短路的风险，但由此导致电极和固态电解质之间的粘结强度减弱，使得电池在使用过程中容易发生电极脱落的事故。绝缘体层不具有离子导电性和电子导电性，因此，其不具备短路的风险；同时由于绝缘体层位于固态电解质层的两侧或其延伸的外边缘处，因此，其对固态电解质层具有固定作用，继而通过调整其粗糙度或增加其表面与电极的粘结强度，对固态电解质层在负极侧的脱落问题具有显著的效果。优选的，所述固态电解质层和所述绝缘体层之间还设置有连接和/或粘结结构，使得固态电解质和绝缘体层之间成为一个整体。优选的，所述固态电解质和所述绝缘体层通过成型形成一个整体。本专利技术对负极材料没有特别的限定，第一负极包括第一负极活性物质，第二负极可以包括第二负极活性物质，也可以不包括负极活性物质，第一负极活性物质和/或第二负极活性物质材料选自锂、铟、锡、硅、碳材料、氧化物活性物质中的一种或多种；碳材料可选的选自硬碳、石墨、碳纤维等，氧化物活性物质可选的选自Li4Ti5O12、SiOx；其中铟、锡、硅易与锂易合金化。第一负极和/或第二负极可以包含或不包含粘结剂，粘结剂的种类没有特别限定，任何已知的与本专利技术构思不违背的粘结剂均可用于本专利技术中，包括但不限于的选自聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯、丁二烯橡胶、异戊二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR)、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SBS)、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS)、乙烯-丙烯橡胶、丁基橡胶、氯丁二烯橡胶、苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯共聚物(SEBS)、乙烯-丙烯橡胶、丁基橡胶、氯丁二烯橡胶、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全固态锂离子电池，所述全固态锂离子电池包括正极、负极；/n所述正极包括第一正极及位于所述第一正极两侧边缘延伸处的第二正极；/n所述负极包括第一负极及位于所述第一负极两侧边缘延伸处的第二负极；/n所述第一正极与所述第一负极对应设置，所述第二正极与所述第二负极对应设置，所述第一正极和第一负极之间设置有固态电解质层，所述第二正极和第二负极之间设置有绝缘体层；/n所述第一正极、第一负极、固态电解质层的长度相同，所述第二负极、第二正极的长度等于或大于绝缘体层的长度；/n所述第一正极包括第一正极集流体和第一正极活性物质层，所述第二正极包括第二正极集流体和第二正极活性物质层；所述第一正极活性物质层包括第一正极活性物质，所述第二正极活性物质层包括第二正极活性物质，/n所述第一正极活性物质层和/或第二正极活性物质层包括补锂材料，所述补锂材料是Li

【技术特征摘要】
1.一种全固态锂离子电池，所述全固态锂离子电池包括正极、负极；
所述正极包括第一正极及位于所述第一正极两侧边缘延伸处的第二正极；
所述负极包括第一负极及位于所述第一负极两侧边缘延伸处的第二负极；
所述第一正极与所述第一负极对应设置，所述第二正极与所述第二负极对应设置，所述第一正极和第一负极之间设置有固态电解质层，所述第二正极和第二负极之间设置有绝缘体层；
所述第一正极、第一负极、固态电解质层的长度相同，所述第二负极、第二正极的长度等于或大于绝缘体层的长度；
所述第一正极包括第一正极集流体和第一正极活性物质层，所述第二正极包括第二正极集流体和第二正极活性物质层；所述第一正极活性物质层包括第一正极活性物质，所述第二正极活性物质层包括第二正极活性物质，
所述第一正极活性物质层和/或第二正极活性物质层包括补锂材料，所述补锂材料是Li2O2；
所述绝缘体层包括能吸附氧气的物质，所述绝缘体层的孔隙率为85-95%；
所述第一正极中的Li2O2的添加量占第一正极活性物质层的3-5wt%；和/或，第二正极中的Li2O2的添加量占第二正极活性物质层的3-5wt%。


2.如权利要求1所述的一种全固态锂离子电池，其特征在于，所述第一正极活性物质和/或所述第二正极活性物质为NCM。


3.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯玉川，李峥，高丽娜，何泓材，陈凯，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