应用膨胀层来增加寿命的全固态电池及其操作方法技术

本公开涉及一种增加寿命的全固态电池及其操作方法。具体地，该全固态电池包括：堆叠体，包括单位电池，该单位电池包括阳极、阴极和插设在阳极与阴极之间的固体电解质层；以及膨胀层，位于堆叠体的至少一个表面上，并且由于电压和温度中的至少一个改变而膨胀。

【技术实现步骤摘要】
应用膨胀层来增加寿命的全固态电池及其操作方法
本公开涉及一种增加寿命的全固态电池及其操作方法。
技术介绍
可充电和放电的锂二次电池不仅用于诸如移动电话或笔记本电脑的小型电子设备，而且还用于诸如混合动力车辆或电动车辆的大型运输装置。因此，需要开发具有更高的稳定性和能量密度的二次电池。由于常规锂二次电池主要基于有机溶剂(有机液体电解质)来构成单体电池(cell)，因此在提高稳定性和能量密度方面受到限制。同时，使用无机固体电解质的全固态电池基于不包括有机溶剂的技术，因此可以制造更安全和更简单的单体电池，因而最近使用无机固体电解质的全固态电池备受关注。然而，在进行充电和放电时，全固态电池的各个组件由于收缩和膨胀而损坏，或者由于界面之间的附着力变弱而使寿命缩短。一种防止固体电解质因收缩和膨胀而损坏的方法是添加粘结剂。然而，该防止效果不足，并且在通过湿式工艺制造全固态电池时，溶剂的选择范围因使用的粘结剂的种类而变窄。在该
技术介绍
部分中公开的以上信息仅用于增强对本公开的背景的理解，因此以上信息可能包含未构成本领域技术人员已知的现有技术的信息。
技术实现思路
本公开的目的是提供一种全固态电池及其操作方法，即使重复执行充电和放电，也不会缩短寿命。本公开的目的不限于上述目的。本公开的目的通过以下描述将变得更加明显，并且将通过在权利要求书中描述的手段及其组合来实现。根据本公开的实施例的一种全固态电池可以包括：堆叠体，包括单位电池，该单位电池包括阳极(anode)、阴极(cathode)和插设在阳极与阴极之间的固体电解质层；以及膨胀层，位于堆叠体的至少一个表面上，并且由于电压和温度中的至少一个改变而膨胀。膨胀层可以包括压电聚合物，该压电聚合物选自包括聚偏二氟乙烯基聚合物、氟基聚合物、具有或不具有官能团的苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(Styrene-ethylene-butadiene-styrene，SEBS)三元共聚物、磺化聚(苯乙烯-乙烯)(sulfonatedpoly(styrene-ethylene)，SPSE)及其组合的组，聚偏二氟乙烯基聚合物包括聚偏二氟乙烯(Polyvinylidenefluoride)、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物)(Poly(vinylidenefluoride-co-hexafluoropropylene))、聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物)(Poly(vinylidenefluoride-co-trifluoroethylene))和聚(偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物)(Poly(vinylidenefluoride-co-tetrafluoroethylene))中的至少一种，氟基聚合物包括聚四氟乙烯(Polytetrafluoroethylene，PTFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(Perfluoroalkoxy，PFA)和聚全氟乙丙烯(Fluoroethylenepropylene，FEP)中的至少一种。膨胀层可以包括热膨胀性聚合物，该热膨胀性聚合物选自包括聚苯乙烯(Polystyrene)、聚甲基丙烯酸甲酯(Polymethylmethacrylate)、聚乙烯(Polyethylene)、聚丙烯(Polypropylene)、聚甲基戊烯(Polymethylpentene)、聚丁烯(Polybutene)、聚氨酯(Polyurethane)、乙丙橡胶(Ethylene-propylenerubber)及其组合的组。膨胀层可以位于堆叠体的两个表面上，并且每个膨胀层的厚度可以彼此相同或不同。堆叠体可以具有堆叠的多个单位电池。可以堆叠多个堆叠体，并且膨胀层插设在多个堆叠体之间。膨胀层的厚度(a)和膨胀率(b)可以满足下列公式1：公式1其中，a是指膨胀层的厚度，b是指膨胀层的膨胀率，m是指全固态电池中包括的膨胀层的数量，c是指单位电池的厚度，并且n是指堆叠体中包括的单位电池的数量，n为1或更大的整数。膨胀层的厚度可以为300μm至1000μm。膨胀层的膨胀率可以为0.01至0.05。阳极的厚度可以为50μm至300μm，阴极的厚度可以为50μm至300μm，并且固体电解质层的厚度可以为10μm至500μm。全固态电池可以进一步在阳极上包括阳极集电体，并且阳极集电体的厚度可以为5μm至15μm。全固态电池可以进一步在阴极上包括阴极集电体，并且阴极集电体的厚度可以为5μm至15μm。根据本公开的一种全固态电池的操作方法可以包括：改变施加到全固态电池的压力和温度中的至少任意一个。由于根据本公开的全固态电池可以从单位电池的外部向单位电池施加压力，因此可以有效地解决由于组件的收缩和膨胀而使寿命缩短的问题。本公开的效果不限于上述效果。应理解的是，本公开的效果包括可从以下描述中推断出的所有效果。理解的是，如本文中所使用的术语“车辆”或“车辆的”或其他类似术语通常包括机动车辆，诸如包括运动型多用途车辆(SUV)、公共汽车、卡车、各种商用车辆的乘用车，包括各种船舶和舰艇的水运载具，飞机等，并且包括混合动力车辆、电动车辆、插电式混合动力车辆、氢动力车辆和其他替代燃料(例如，石油以外的资源衍生的燃料)车辆。如本文所指，混合动力车辆是具有两种或更多种动力源的车辆，例如汽油和电双动力车辆附图说明现在参照附图示出的本公开的特定示例性实施例，详细描述本公开的上述特征及其他特征，附图在下文中仅以说明的方式给出，因此不限制本公开，在附图中：图1是示出根据本公开的全固态电池的第一实施例的示图。图2是示出根据本公开的全固态电池的第二实施例的示图。图3是示出根据本公开的全固态电池的第三实施例的示图。图4是示出根据本公开的全固态电池的第四实施例的示图。图5是示出下文的第一实验性示例的结果的曲线图。图6是示出下文的第二实验性示例的结果的曲线图。应理解的是，附图不一定按比例绘制，呈现了示出本公开的基本原理的各种优选特征的有所简化的图示。如本文所公开的本公开的包括例如特定尺寸、定向、位置和形状的特定设计特征将通过特定的预期应用和使用环境来分别确定。在附图中，附图标记在多个附图中指代本公开的相同或等同的部分。具体实施方式通过与附图相关联的以下优选实施例，将容易理解根据本公开的以上目的、其他目的、特征和优点。然而，本公开不限于本文所描述的实施例，并且还可以以其他形式来实施。相反，提供了在本文中描述的实施例，以便可以使本公开透彻和完整，并且可以将根据本公开的精神充分传达给本领域技术人员。在本说明书中，应理解的是，诸如“包括”或“具有”的术语旨在表示存在说明中描述的特征、数量、步骤、操作、成分、部件或其组合，并且不排除存在或添加一个或多个其他特征、数量、步骤、操作、成分、部件或其组合的可能性。此外，当诸如层、膜、区域或板的部分被称为在另一部分“上”时，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全固态电池，包括：/n堆叠体，包括单位电池，所述单位电池包括阳极、阴极和插设在所述阳极与所述阴极之间的固体电解质层；以及/n膨胀层，位于所述堆叠体的至少一个表面上，并且由于电压和温度中的至少一个改变而膨胀。/n

【技术特征摘要】
20191126 KR 10-2019-01531891.一种全固态电池，包括：
堆叠体，包括单位电池，所述单位电池包括阳极、阴极和插设在所述阳极与所述阴极之间的固体电解质层；以及
膨胀层，位于所述堆叠体的至少一个表面上，并且由于电压和温度中的至少一个改变而膨胀。


2.根据权利要求1所述的全固态电池，其中，
所述膨胀层包括压电聚合物，所述压电聚合物选自包括聚偏二氟乙烯基聚合物、氟基聚合物、具有或不具有官能团的苯乙烯-乙烯-丁二烯-苯乙烯(SEBS)三元共聚物、磺化聚(苯乙烯-乙烯)(SPSE)及其组合的组，所述聚偏二氟乙烯基聚合物包括聚偏二氟乙烯、聚(偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物)、聚(偏二氟乙烯-三氟乙烯共聚物)和聚(偏二氟乙烯-四氟乙烯共聚物)中的至少一种，所述氟基聚合物包括聚四氟乙烯(PTFE)、四氟乙烯-全氟烷氧基乙烯基醚共聚物(PFA)和聚全氟乙丙烯(FEP)中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的全固态电池，其中，
所述膨胀层包括热膨胀性聚合物，所述热膨胀性聚合物选自包括聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚丁烯、聚氨酯、乙丙橡胶及其组合的组。


4.根据权利要求1所述的全固态电池，其中，
所述膨胀层位于所述堆叠体的两个表面上，并且每个所述膨胀层的厚度可以彼此相同或不同。


5.根据权利要求1所述的全固态电池，其中，
所述堆叠体具有堆叠的多个所述单位电池。


6.根据权利要求1所述的全固态电池，其中，

【专利技术属性】
技术研发人员：崔容硕，南荣镇，李明揆，林栽敏，卞淳哲，
申请(专利权)人：现代自动车株式会社，起亚自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR