一体化全固态电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种一体化全固态电池及其制备方法。所述全固态电池包含固态正极、固态负极以及固态电解质，所述固态正极或固态负极包括：活性材料颗粒、作为电子导体的一维纳米导电聚合物、作为离子导体的聚离子液体基固态电解质和集流体，所述一维纳米导电聚合物、聚离子液体基固态电解质均匀致密地包覆于活性材料颗粒表面从而形成连续的电子和离子传输通道，所述固态电解质为聚离子液体基固态电解质。本发明专利技术的一体化全固态电池大大地降低了固体电极与固态电解质间的界面阻抗，同时在固态电解质构筑了连续的离子和电子传输通道，降低了内部离子在颗粒间传输的界面阻抗，并且具有较低的内阻，能够在室温下发挥高的比容量，具有优异的倍率性能。有优异的倍率性能。有优异的倍率性能。

【技术实现步骤摘要】
一体化全固态电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种固体电池及其制备方法，尤其涉及一种三层结构一体化全固态电池组件及其制备方法，属于固体电池


技术介绍

[0002]近年来，在新能源汽车领域，锂离子电池的需求逐年增加。目前锂离子电池普遍采用液态有机电解液来进行离子传导，容易出现漏液、腐蚀电极、燃烧爆炸等事故，存在较大的安全隐患。全固态电池是一种使用固体电极和固态电解质的电池，不存在以上安全隐患，大大提高了锂电池的安全性能。同时，由于没有电解液，全固态电池的封存将会变得更加容易，在汽车等大型设备上使用时，也不需要再额外增加冷却管、电子控件等，不仅节约了成本，还能有效减轻重量。因此，全固态电池成为很有前景的锂离子电池的替代品。
[0003]在全固态电池中，由于电解质由液态换成固态后，电极-电解质的固液界面变成了电极-固态电解质的固固界面。固固界面无润湿性，很难充分地接触，界面阻抗较大，离子在电极层与固态电解质层界面的传输非常困难。另外，疏松多孔的固体电极内部活性材料颗粒之间的离子传导也很困难。因此，全固态电池内阻较大，电池在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种一体化全固态电池，包含固态正极、固态负极，以及设置于所述固态正极和固态负极之间的固态电解质，其特征在于，所述固态正极、固态负极中的至少一者包含：活性材料颗粒、可添加或不添加的导电添加剂、作为电子导体的一维纳米导电聚合物、粘结剂、作为离子导体的聚离子液体基固态电解质和集流体，其中，所述一维纳米导电聚合物、聚离子液体基固态电解质均匀致密地包覆于所述活性材料颗粒表面从而形成连续的电子和离子传输通道，所述固态电解质为聚离子液体基固态电解质，所述聚离子液体基固态电解质为至少具有一个反应型活性基团的离子液体单体与至少具有一个反应型活性基团的聚合物单体经原位聚合反应得到的共聚物电解质；所述活性材料颗粒包括正极活性材料颗粒或负极活性材料颗粒；并且，所述固态正极、固态负极和固态电解质中的聚离子液体基固态电解质连续分散且结合成一体。2.根据权利要求1所述的一体化全固态电池，其特征在于，所述固态正极或固态负极包括由一维纳米导电聚合物、聚离子液体基固态电解质均匀致密地包覆于所述正极活性材料颗粒或负极活性材料颗粒表面形成的致密结构；优选的，所述固态正极或固态负极的孔隙率在20％以下，优选为3～20％，尤其优选为5～15％；和/或，所述固态正极或固态负极包括中正极活性材料颗粒或负极活性材料颗粒的含量为70～95wt％，导电添加剂的含量为0～10wt％，一维纳米导电聚合物的含量为1～10wt％，聚离子液体基固态电解质的含量为1～10wt％，粘结剂的含量为0～10wt％。3.根据权利要求1或2所述的一体化全固态电池，其特征在于：所述一维纳米导电聚合物包括含有共轭长链结构、双键上离域的π电子能够在分子链上迁移而使得高分子结构本身具有导电性的导电高分子，优选的，所述导电高分子包括聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述导电高分子能够通过改变电极电势对聚合物进行电化学掺杂使其达到导电态，所述导电高分子的电子电导率为1～1000S/cm。4.根据权利要求1或2所述的一体化全固态电池，其特征在于：所述聚离子液体基固态电解质是由含有阳离子或阴离子的离子液体单体与聚合物单体经原位共聚合而形成；优选的，所述聚离子液体基固态电解质中离子液体单体形成的聚合物的含量为50～95wt％，聚合物单体形成的聚合物的含量为1～40wt％，锂盐含量为5～40wt％；和/或，所述聚离子液体基固态电解质的数均分子量为10000～200000，优选为10000～100000；和/或，所述离子液体单体为阳离子离子液体和/或阴离子离子液体，优选包括咪唑类离子液体、吡咯类离子液体、吡啶类离子液体、哌啶类离子液体中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述反应型活性基团包括乙烯基、烯丙基、环氧丙基、胺基、羟基中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述聚合物单体包括至少具有一个反应型活性基团的丙烯酸酯类单体、丙烯腈单体、氧化乙烯单体中的任意一种或两种以上的组合；优选的，所述反应型活性基团包括乙烯基、烯丙基、环氧丙基、胺基、羟基中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述锂盐包括双三氟甲烷磺酰亚胺锂、高氯酸锂、四氟硼酸锂、六氟磷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、二氟草酸硼酸锂中的任意一种或两种以上的组合。5.根据权利要求1或2所述的一体化全固态电池，其特征在于：所述正极活性材料颗粒包括磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂中的任意一种或两种以上的组合；和/或，所述负极活性材料
颗粒包括石墨、硬碳、软碳、钛酸锂、硅/碳材料、硅/氧化硅材料中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：许晶晶，吴晓东，张凤蕊，
申请(专利权)人：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，
类型：发明
国别省市：