固态电池正极及其制备方法、固态电池技术

本申请涉及固态电池技术领域，提供了一种固态电池正极及其制备方法、固态电池。本申请提供的固态电池正极包括：形成有正极材料层的正极片，以及分布于正极材料层表面缝隙中的硫化物固态电解质。将硫化物固态电解质分布于正极材料层的表面缝隙中，有利于实现硫化物固态电解质对电极的电解液式浸润性包覆，以充分发挥硫化物固态电解质良好的离子传导作用，从而提高由该固态电池正极制得的固态电池的离子传导性能以及电化学性能。此外，本申请提供的方法包括：提供表面形成有正极材料层的正极片；提供分散有硫化物固态电解质的固态电解质溶液，采用固态电解质溶液对正极片进行表面处理，以使得硫化物固态电解质至少分布于正极材料层表面的缝隙中。料层表面的缝隙中。料层表面的缝隙中。

【技术实现步骤摘要】
固态电池正极及其制备方法、固态电池


[0001]本申请属于固态电池
，尤其涉及一种固态电池正极及其制备方法，以及一种固态电池。

技术介绍

[0002]不同于液态电池，固态电池是一种使用固体正、负极和固体电解质，不含有任何液体，所有材料均由固态材料组成的电池。固态电池具有续航里程长、安全性能高和能量密度高的优点，成为了目前动力电池市场的主流市场以及下一代电池研究的主流方向。
[0003]固态电池主要由正极、固态电解质和负极依次复合形成，其中，固态电解质承载着离子传导作用，实现固态电解质对电极的电解液式浸润性包覆对电池性能非常重要。但是，由于无电解液的存在，电极和固态电解质之间难以实现电解液式的浸润性包覆，尤其是硫化物固态电解质，该硫化物固态电解质主要为微米级颗粒状粉末，粒径常大于电极表面的颗粒缝隙，将硫化物固态电解质和电极片复合时，硫化物固态电解质难以充分接触电极表面，这降低了固态电池的离子传导性能，影响了固态电池的电化学性能。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种固态电池正极及其制备方法，旨在解决现有固态电池的电极和硫化物固态电解质之间难以实现电解液式的浸润性包覆而降低固态电池的离子传导性能以及影响固态电池的电化学性能的问题。
[0005]进一步地，本申请还提供了一种固态电池。
[0006]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0007]一种固态电池正极，包括：形成有正极材料层的正极片，以及分布于所述正极材料层表面缝隙中的硫化物固态电解质。
[0008]本申请所提供的固态电池正极，硫化物固态电解质分布于正极材料层的表面缝隙中，有利于实现硫化物固态电解质对电极的电解液式浸润性包覆，以充分发挥硫化物固态电解质良好的离子传导作用，从而提高由该固态电池正极制得的固态电池的离子传导性能以及电化学性能。
[0009]以及，一种固态电池正极的制备方法，包括以下步骤：
[0010]提供表面形成有正极材料层的正极片；
[0011]提供分散有硫化物固态电解质的固态电解质溶液，采用所述固态电解质溶液对所述正极片进行表面处理，以使得所述硫化物固态电解质至少分布于所述正极材料层表面的缝隙中，获得固态电池正极。
[0012]本申请所提供的固态电池正极的制备方法，采用分散有硫化物固态电解质的固态电解质溶液对正极片进行表面处理，以使得硫化物固态电解质至少分布于正极材料层表面的缝隙中，将由此制得的固态电池正极与硫化物固态电解质复合时，有利于提高硫化物固态电解质对固态电池正极的浸润程度，实现电解液式的浸润性包覆，以充分发挥硫化物固
态电解质良好的离子传导作用，从而提高固态电池的离子传导性能，进而提高固态电池的电化学性能，例如电池的循环性能和倍率性能。该方法简单，易于实现规模化操作。
[0013]进一步地，本申请还提供了一种固态电池，包括正极、固态电解质层和负极，所述正极为前述制备方法制得的固态电池正极或上述固态电池正极，且形成所述固态电解质层的材料为硫化物固态电解质。
[0014]本申请所提供的固态电池，其正极为上述固态电池正极，该固态电池正极有利于实现硫化物固态电解质对电极的电解液式浸润性包覆，当形成固态电解质层的材料为硫化物固态电解质时，可充分发挥硫化物固态电解质良好的离子传导作用，从而具备良好的离子传导性能、循环性能和倍率性能。
附图说明
[0015]图1是实施例5制备的固态电池正极断面的SEM图；
[0016]图2是实施例5制备的固态电池正极断面的钴元素分布图；
[0017]图3是实施例5制备的固态电池正极断面的S元素分布图；
[0018]图4是实施例7和对比例2制备的固态电池的循环寿命曲线；
[0019]图5是实施例7和对比例2制备的固态电池的倍率性能测试结果；
[0020]图6是NCM523极片以及实施例5制备的固态电池正极的吸附性测试结果，其中，浸泡前对应的样品为NCM523极片，浸泡后对应的样品为实施例5制备的固态电池正极；
[0021]图7是NCM523极片以及实施例5制备的固态电池正极的表面的孔径分布。
具体实施方式
[0022]为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
[0023]本申请中，“至少一种”是指一种或者多种，例如，“a、b或c中的至少一种”，或，“a、b和c中的至少一种”，均可以表示：a、b、c、a
‑
b(即a和b)、a
‑
c、b
‑
c或a
‑
b
‑
c，其中a、b、c分别可以是单个，也可以是多个。
[0024]应理解，在本申请的各种实施例中，各步骤序号的大小并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各步骤的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
[0025]本申请实施例提供了一种固态电池正极，包括：形成有正极材料层的正极片，以及分布于正极材料层的正极材料颗粒表面缝隙中的硫化物固态电解质。
[0026]本申请实施例所提供的固态电池正极，由上述制备方法制得，硫化物固态电解质分布于正极材料层的表面缝隙中，有利于实现硫化物固态电解质对电极的电解液式浸润性包覆，以充分发挥硫化物固态电解质良好的离子传导作用，从而提高由该固态电池正极制得的固态电池的离子传导性能以及电化学性能。
[0027]具体地，正极片的表面形成有正极材料层，该正极材料层在正极片表面的分布形态及其结构可参考本领域的常规正极片，至少使得正极片的部分表面裸露有正极材料层即可。
[0028]正极材料层为正极片的功能层，形成正极材料层的材料组成直接影响着电池的电化学性能。一些实施例中，形成正极材料层的材料包括镍钴锰三元正极材料、橄榄石型磷酸盐正极材料、钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂中的至少一种，这些材料作为正极片的活性材料，具有高比容量、高功率特性和长循环寿命的优点，可提高电池的电化学性能。
[0029]另外，形成正极材料层的材料还可以包括有导电剂和/或粘结剂，导电剂起着电子传导作用，粘结剂用于将材料粘附在集流体上以形成正极材料层。其中，导电剂包括但不限于CNT和SP等，粘结剂包括但不限于聚偏氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素(CMC)、聚丙烯酸(PAA)和聚丙烯酸酯等。
[0030]此外，正极片可选为市售正极片商品，也可以选为采用本领域的常规技术手段制得的正极片，本申请实施例对此不作具体限定。
[0031]具体地，分布于正极材料层的正极材料颗粒表面缝隙中的硫化物固态电解质主要通过浸润的方式将溶液状态的硫化物电解质引入到极片中，该硫化物固态电解质可选为本领域常规的硫化物固态电解质，一些实施例中，硫化物固态电解质包括Li本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态电池正极，其特征在于，包括：形成有正极材料层的正极片，以及分布于所述正极材料层表面缝隙中的硫化物固态电解质。2.如权利要求1所述的固态电池正极，其特征在于，分布于所述正极材料层表面缝隙中的硫化物固态电解质的密度为1.6
‑
2.1g/cm3。3.如权利要求1或2所述的固态电池正极，其特征在于，所述硫化物固态电解质包括Li3PS4、70Li2S
·
30P2S5、80Li2S
·
20P2S5、75Li2S
·
25P2S5、LGPS和Li6PS5X中的至少一种，其中，X为Cl、Br或I。4.如权利要求1或2所述的固态电池正极，其特征在于，形成所述正极材料层的材料包括镍钴锰三元正极材料、橄榄石型磷酸盐正极材料、钴酸锂、镍酸锂和锰酸锂中的至少一种。5.一种固态电池正极的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供表面形成有正极材料层的正极片；提供分散有硫化物固态电解质的固态电解质溶液，采用所述固态电解质溶液对所述正极片进行表面处理，以使得所述硫化物固态电...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡春林，
申请(专利权)人：上海卡耐新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：