一种3D打印固态电池及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种3D打印固态电池及其制备方法和应用。所述3D打印固态电池包括正极极片、负极极片和处于所述正极极片和所述负极极片之间的固态电解质；按照质量分数计所述正极极片的原料包括70～80％正极活性材料、5～10％电子导电剂、2～10％离子导电剂、2～4％LiTFSI、1.5～5％聚偏二氟乙烯、4～6％聚氧化乙烯和正极溶剂；所述正极极片的原料占所述正极溶剂的固含量为20～50％。本发明专利技术采用3D打印技术，设计出具有精密表面形貌和内部结构的固态电解质，改善电解质与电极间的界面接触，提高电极与电解质间的离子转移，此外，与添加聚氧化乙烯的聚合物复合正极结合，提高了正极与固态电解质之间的锂离子传输。固态电解质之间的锂离子传输。固态电解质之间的锂离子传输。

【技术实现步骤摘要】
一种3D打印固态电池及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及锂离子电池领域，涉及一种3D打印固态电池及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]近年来，由于对能源的需求与日俱增，电化学储能成为应用最广的储能技术。其中，锂离子电池因能量密度高和循环寿命长的特点成为研究的焦点之一。随着对锂离子电池技术的不断优化，对锂离子电池的能量密度提出了越来越高的需求。由于较高的比容量和低电化学势，使用锂金属代替石墨负极，理论上能量密度可以提升约50％。目前传统的锂离子电池仍采用有机液态电解质，虽然离子电导率高、电极润湿性较好，但其具有易燃、易爆、易泄露的特点，容易生成锂枝晶刺穿隔膜引发电池短路，导致电池存在较大的安全隐患。如果电池使用锂金属负极与液态电解质，安全问题将变得更加突出。锂金属本身在有机电解液中热力学不稳定，此外，在充电期间，锂离子从外部电路获得电子，然后以金属
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锂颗粒的形式直接沉积在负极表面或下方，枝晶更容易生长引起电池短路，导致起火爆炸，阻碍锂金属电池的进一步发展。
[0003]因此，为了解决锂金属电池的安全问题本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种3D打印固态电池，其特征在于，所述3D打印固态电池包括正极极片、负极极片和处于所述正极极片和所述负极极片之间的固态电解质；按照质量分数计所述正极极片的原料包括70～80％正极活性材料、5～10％电子导电剂、2～10％离子导电剂、2～4％LiTFSI、1.5～5％聚偏二氟乙烯、4～6％聚氧化乙烯和正极溶剂；所述正极极片的原料占所述正极溶剂的固含量为20～50％。2.根据权利要求1所述的固态电池，其特征在于，所述正极活性材料包括NCM三元材料、NCA三元材料、磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂、二元金属硫化物、硫氧化物复合材料、金属氧化物复合材料、硫复合材料或碳复合材料中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述电子导电剂包括导电炭黑、导电石墨、碳纤维或碳纳米管中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述离子导电剂包括丁二腈；优选地，所述正极溶剂包括N
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甲基吡咯烷酮。3.一种根据权利要求1或2所述的3D打印固态电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：利用3D打印机将3D打印墨水打印在基底上，得到所述固态电解质；将所述正极极片、所述固态电解质和所述负极极片组装为电芯，进行热压处理得到固态电芯，将所述固态电芯装入电池壳得到所述3D打印固态电池。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，按照质量分数计所述3D打印墨水的原料包括1～10％无机填料、50～80％电解液、1～40％聚合物单体、0.5～1％增稠剂和0.05～0.1％引发剂。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述无机填料包括SiO2、Al2O3、蒙脱石、LLZO、LATP、LAGP或LLTO中的任意一种或至少两种的组合。6.根据权利要求4或5所述的制备方法，其特征在于，所述电解液包括有机溶剂、锂盐和添加剂；优选地，所述有机溶剂包括碳酸乙烯酯、碳酸丙烯酯、碳酸二甲酯、碳酸二乙酯、碳酸甲乙酯、γ
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丁内酯、甲酸甲酯、二甲氧基甲烷或乙腈中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述锂盐包括六氟磷酸锂、四氟硼酸锂...

【专利技术属性】
技术研发人员：向津萱，陈规伟，冀亚娟，
申请(专利权)人：惠州亿纬锂能股份有限公司，
类型：发明
国别省市：