一种固态电池复合正极及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种固态电池复合正极的制备方法，包括以下步骤：S1.配制正极浆料并涂布于集流体上，然后进行真空冷冻干燥，从而在集流体上形成具有三维多孔结构的正极片；S2.配制电解质浆料并涂布在所述正极片上，使所述电解质浆料浸润所述正极片内部的三维骨架，之后进行烘干；S3.对烘干后的正极片进行辊压，从而得到所述固态电池复合正极。本发明专利技术还公开了由所述方法制备的固态电池复合正极及固态电池。本发明专利技术的固态电池复合正极的制备方法，能够保证固态电池复合正极内部的电解质与活性材料的充分接触，降低界面阻抗。

【技术实现步骤摘要】
一种固态电池复合正极及其制备方法
本专利技术涉及锂离子电池
，尤其涉及一种固态电池复合正极及其制备方法。
技术介绍
现有的固态电池中，正极极片界面与电解质材料界面存在相容性不好的问题，这主要是由于电极材料和电解质材料之间难以形成像固-液界面那样紧密充分的接触，严重影响了锂离子在电极材料和电解质材料间的传输效率，导致界面阻抗较高，影响了锂离子的传输，进而影响电池的循环性能。目前，现有技术中主要通过将锂盐与正极浆料复合形成电极、在正极表层涂敷一层电解质层、原位生长制备多孔三维电极等方法来改善固态电池正极材料与电解质材料界面接触降低阻抗。例如，公开号为CN107819149A的中国专利公开了通过高温煅烧形成多孔三维双层固体电解质，之后经过正极原料溶液浸泡以及高温煅烧工艺，在三维双层固体电解质骨架上生长正极活性物质。但是这种方法存在工艺复杂、正极活性物质生长缓慢等缺点。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种固态电池复合正极的制备方法，该方法能够保证固态电池复合正极内部的电解质与活性材料的充分接触，降低界面阻抗。本专利技术提供了一种固态电池复合正极的制备方法，包括以下步骤：S1.配制正极浆料并涂布于集流体上，然后进行真空冷冻干燥，从而在集流体上形成具有三维多孔结构的正极片；S2.配制电解质浆料并涂布在所述正极片上，使所述电解质浆料浸润所述正极片内部的三维骨架，之后进行烘干；S3.对烘干后的正极片进行辊压，从而得到所述固态电池复合正极。进一步地，步骤S1中，配制所述正极浆料的正极活性物质包括磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、三元材料中的一种或多种。进一步地，步骤S1中，所述正极浆料的涂布厚度为200～500微米。进一步地，步骤S1中，所述冷冻干燥的温度为240～100K，时间为1～4d。进一步地，步骤S2中，所述电解质浆料中的锂离子导电剂包括聚合物锂离子导电剂、锂盐锂离子导电剂中的一种或多种；所述电解质浆料的固含量为5％～25％，粘度值≤10000CP·S。进一步地，步骤S2中，电解质浆料中的锂离子导电剂占正极活性物质的比例为10wt％～50wt％，电解质浆料在正极片表面的涂布厚度为50～100微米，烘干温度为40～60℃。进一步地，步骤S3中，正极片辊压后的厚度为85～270微米。本专利技术还提供了所述的方法制备得到的固态电池复合正极。本专利技术还提供了一种固态电池，所述固态电池是将所述的复合正极与金属锂负极进行叠片形成固态电池极组，再进行抽真空、静置、化成分容后得到的。本专利技术的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本专利技术采用分步制备复合电极的方式，涂布后的正极片经真空冷冻干燥后形成孔隙充足的随机三维电极结构作为骨架，为固态电解质浆料提供丰富的接触点，使得固态电解质浆料与活性物质充分接触，同时在辊压后能保证三维结构内活性物质与电解质的充分接触，从而有效降低界面阻抗，从而提高固态电池的循环、倍率性能。附图说明图1是本专利技术制备的正极片的微观结构示意图；图2是实施例1-3及对比例1的固态电池的界面阻抗图；图3是实施例1-3及对比例1的固态电池的倍率性能图；图4是实施例1-3及对比例1的固态电池的循环性能图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本专利技术并能予以实施，但所举实施例不作为对本专利技术的限定。实施例1本实施例提供了一种固态电池，其制备方法包括以下步骤：1)将磷酸铁锂、碳纳米管、导电石墨、PVDF粘结剂按照89.5％:3％：5％:2.5％溶于NMP溶剂中搅拌形成正极浆料；2)将正极浆料采用刮刀涂布在集流体表面，浆料厚度控制在200微米，涂布面密度为160g/m2；3)将涂布好的极片放入150K温度下冷冻24h，之后在150K温度下真空干燥3天；4)将PEO聚合物电解质、锂盐LiTFSI、氧化物电解质LLZTO按照20:8:5的比例溶于乙腈，形成固含量为10％的电解质溶液，粘度值为2000CP·S；5)将制备好的电解质浆料用刮刀涂覆在干燥后的极片表面，控制刮刀厚度在400微米，使的电解质浆料能够渗透到干燥后的三维电极空隙内部，将涂覆有电解质浆料的极片防止在60℃烘箱中烘烤1.5h，形成复合电极；6)对干燥后的复合电极进行辊压，控制复合电极厚度为150微米；7)将辊压后的极片与金属锂负极进行复合叠片形成极组，再进行装配、抽真空、高温静置、高温化成分容，形成固态电池。实施例2本实施例提供了一种固态电池，其制备方法包括以下步骤：1)将磷酸铁锂、碳纳米管、导电石墨、PVDF粘结剂按照85％:5.5％:5.5％:4％的比例溶于NMP溶剂中搅拌形成正极浆料；2)将正极浆料采用刮刀涂布在集流体表面，浆料厚度控制在500微米，涂布面密度为220g/m2；3)将涂布好的极片放入200K温度下冷冻36h，之后在200K温度下真空干燥4天；4)将PEO聚合物电解质、锂盐LiTFSI、氧化物电解质LLZTO按照20:8:5的比例溶于乙腈，形成固含量为25％的电解质溶液，粘度值为6000CP·S；5)将制备好的电解质浆料用刮刀涂覆在干燥后的极片表面，控制刮刀厚度在700微米，使的电解质浆料能够渗透到干燥后的三维电极空隙内部，将涂覆有电解质浆料的极片防止在50℃烘箱中烘烤2.5h，形成复合电极；6)对干燥后的复合电极进行辊压，控制复合电极厚度为270微米；7)将辊压后的极片与金属锂负极进行复合叠片形成极组，再进行装配、抽真空、高温静置、高温化成分容，形成固态电池。实施例3本实施例提供了一种固态电池，其制备方法包括以下步骤：1)将钴酸锂、碳纳米管、导电石墨、PVDF粘结剂按照90％：3％：5％：2％的比例溶于NMP溶剂中搅拌形成正极浆料；2)将正极浆料采用刮刀涂布在集流体表面，浆料厚度控制在300微米，涂布面密度为200g/m2；3)将涂布好的极片放入240K温度下冷冻24h，之后在100K温度下真空干燥3天；4)将PEO聚合物电解质、锂盐LiTFSI、氧化物电解质LLZTO按照20:8:5的比例溶于乙腈，形成固含量为5％的电解质溶液，粘度值为1300CP·S；5)将制备好的电解质浆料用刮刀涂覆在干燥后的极片表面，控制刮刀厚度在500微米，使的电解质浆料能够渗透到干燥后的三维电极空隙内部，将涂覆有电解质浆料的极片防止在50℃烘箱中烘烤1.5h，形成复合电极；6)对干燥后的复合电极进行辊压，控制复合电极厚度为175微米；7)将辊压后的极片与金属锂负极进行复合叠片形成极组，再进行装配、抽真空、高温静置、高温化成分容，形成固态电池。对比例1本对比例提供了一种固态电池，其制备方法包括以下步骤：1)将磷酸铁锂、碳纳米管、导本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种固态电池复合正极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1.配制正极浆料并涂布于集流体上，然后进行真空冷冻干燥，从而在集流体上形成具有三维多孔结构的正极片；/nS2.配制电解质浆料并涂布在所述正极片上，使所述电解质浆料浸润所述正极片内部的三维骨架，之后进行烘干；/nS3.对烘干后的正极片进行辊压，从而得到所述固态电池复合正极。/n

【技术特征摘要】
1.一种固态电池复合正极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.配制正极浆料并涂布于集流体上，然后进行真空冷冻干燥，从而在集流体上形成具有三维多孔结构的正极片；
S2.配制电解质浆料并涂布在所述正极片上，使所述电解质浆料浸润所述正极片内部的三维骨架，之后进行烘干；
S3.对烘干后的正极片进行辊压，从而得到所述固态电池复合正极。


2.根据权利要求1所述的一种固态电池复合正极的制备方法，其特征在于，步骤S1中，配制所述正极浆料的正极活性物质包括磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、三元材料中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述的一种固态电池复合正极的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述正极浆料的涂布厚度为200～500微米。


4.根据权利要求1所述的一种固态电池复合正极的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述冷冻干燥的温度为240～100K，时间为1～4d。


5.根据权利要求1所述的一种固态电池复合正极的制备方法，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建，姚凡，赵成龙，陈梦婷，
申请(专利权)人：星恒电源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32