一种全固态电池及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种全固态电池及其制备方法。所述制备方法包括以下步骤：将固态电解质在模具中干法压制得到固态电解质块，将所述固态电解质块与正极极片层叠放置，进行二次压制，切割得到固态电解层覆盖的正极极片，将负极极片层叠设置于所述固态电解质层表面，热压处理，得到所述全固态电池；其中，所述正极极片和负极极片均通过湿法制浆的方式制备得到。本发明专利技术采用湿法制备正负极片与干法制备电解质层相结合的方法，实现了活性材料和电解质层的紧密接触，同时可以有效控制电解质层的厚度，还能避免电解质片层因溶剂分子的存在而使其电导率下降的问题，达到了提高电池性能的目的。的。的。

【技术实现步骤摘要】
一种全固态电池及其制备方法


[0001]本专利技术属于固态电池
，涉及一种全固态电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]锂二次电池由于具有能量密度大、电化学性能优异等特点而被广泛应用于各领域。目前商用锂离子电池一般采用有机液态电解质，不可避免的在电池体系中引入了易挥发、易燃、易爆的有机液体，给电池体系带来严重的安全隐患。相对于液体电解质，全固态电解质的使用取代了液态电池体系里的电解液和隔膜，消除了电池的安全隐患，更符合电动汽车和规模储能领域未来发展的需求，因此研究开发全固态锂二次电池成为主流趋势之一。
[0003]目前固态电池的制备分为湿法和干法两种。如CN111628139A公开了一种湿法制备全固态电池电极。所述方法包括以下步骤：(1)提供基础电极，所述基础电极包括集流体，以及涂覆在所述集流体表面的电极材料层，所述电极材料层包括活性材料；(2)将第一固态电解质、第二固态电解质和溶剂混合，得到复合电解质悬浊液，将所述悬浊液涂覆在基础电极表面，除去溶剂，得到所述的电极；其中，所述第一固态电解质为硫化物型固态电解质，且溶于溶剂，所述第二固态电解质为无机固态电解质，且不溶于溶剂。该文献通过将电解质和溶剂混合，得到复合电解质悬浊液，将其涂敷在基础电极表面原位形成多种硫化物电解质层的固态电池电极，实现了电解质层和电极材料层的良好接触。但电解质制备过程中使用了大量的醇类物质，具有毒性。并且电解质在经过醇类溶剂浸泡后，其离子电导率下降，影响了固态电池的电化学性能。
[0004]再如CN103956458A公开了一种干法制备全固态电池工艺。所述复合正极由正极活性物质、无机固态电解质和氧化导电添加剂组成；所述制备方法包括如下步骤：(1)将正极活性物质、无机固态电解质和氧化物导电添加剂混合后进行球磨，经烘干后压制成陶瓷片；(2)将陶瓷片烧结即得复合正极。所述复合正极虽然可用于制备全固态锂离子电池，但是所述制备方法属于干法，使得复合正极中的无机固态电解质和活性材料界面结合较差，以及生产工艺难度大，限制其大规模应用。
[0005]因此，如何使得全固态电池中活性物质与电解质层紧密接触，且不影响电解质的离子电导率的发挥，是亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种全固态电池及其制备方法。本专利技术采用湿法制备正负极片与干法制备电解质层相结合的方法，实现了活性材料和电解质层的紧密接触，同时可以有效控制电解质层的厚度，还能避免电解质片层因溶剂分子的存在而使其电导率下降的问题，达到了提高电池性能的目的。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种全固态电池的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0009]将固态电解质在模具中干法压制得到固态电解质块，将所述固态电解质块与正极极片层叠放置，进行二次压制，切割得到固态电解层覆盖的正极极片，将负极极片层叠设置于所述固态电解质层表面，热压处理，得到所述全固态电池；
[0010]其中，所述正极极片和负极极片均通过湿法制浆的方式制备得到。
[0011]本专利技术中，干法压制后得到的固态电解质块形状可根据实际需求进行调整，规则与不规则形状均可，例如圆形、规则或不规则的多边形等。
[0012]本专利技术采用湿法制备正负极片与干法制备电解质层相结合的方法，实现了活性材料和电解质层的紧密接触，同时可以有效控制电解质层的厚度，还能避免电解质片层因溶剂分子的存在而使其电导率下降的问题，达到了提高电池性能的目的。
[0013]本专利技术中，采用干法压制制备电解质块，替代了湿法混合，减少了有机溶剂的使用，降低了有机物对环境和人的伤害，且制备电解质层的过程中无溶剂的浸泡，电解质中没有有机溶液的残留，最大限度保证电解质离子电导发挥；通过压制的方法制备电解质片，相对于湿法，颗粒间无溶剂，致密度更高，减小了电池短路的风险。
[0014]优选地，所述干法压制的压力为100～1000MPa，例如100MPa、150MPa、200MPa、250MPa、300MPa、350MPa、400MPa、450MPa、500MPa、550MPa、600MPa、650MPa、700MPa、750MPa、800MPa、850MPa、900MPa、950MPa或1000MPa等。
[0015]本专利技术中，干法压制的压力过小，则会导致电解质块内部颗粒接触不紧密，锂离子传导受阻，而如果压力过大，会使得电解质块质地较脆，内部容易出现裂痕。
[0016]优选地，所述固态电解质的重量＞200mg，例如210mg、250mg、300mg、350mg、400mg、450mg或500mg等。
[0017]优选地，所述固态电解质块的截面的任意一边的尺寸均≥1cm，例如1cm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm或10cm等。
[0018]优选地，所述固态电解质块的厚度≥1cm，例如1cm、2cm、3cm、4cm、5cm、6cm、7cm、8cm、9cm或10cm等。
[0019]优选地，所述切割的方式包括线锯切割和/或激光切割。
[0020]本专利技术中，采用上述切割方法，替代了溶剂浸泡，可以得到极薄的电解质片，实现电解质层厚度的减薄，提高了电池的能量密度。
[0021]优选地，经过切割得到的固态电解质层的厚度≥1μm，例如1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、10μm、15μm、20μm、25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm、60μm、70μm、80μm、90μm或100μm等，优选为4～50μm。
[0022]本专利技术中，经过切割后的电解质层的厚度在4～50μm范围内，可以兼具良好的锂离子传导性能和机械加工性能。厚度过薄，容易导致极片在压制过程中电解质破裂导致电池良品率降低。而厚度过厚，又会导致锂离子传输能力受限，同时电池的生产成本增加，电池的能量密度下降。
[0023]优选地，所述二次压制的压力为50～200MPa，例如50MPa、60MPa、70MPa、80MPa、90MPa、100MPa、110MPa、120MPa、130MPa、140MPa、150MPa、160MPa、170MPa、180MPa、190MPa或200MPa等，优选为100～150MPa。
[0024]本专利技术中，二次压制的压力在100～150MPa范围内，可以实现电解质片和极片表层良好的接触，也能保证电解质片的完整性，提高电池的制备良品率。
[0025]优选地，所述热压处理的温度为60～120℃，例如60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃或120℃等。
[0026]优选地，所述热压处理的环境为真空环境。
[0027]优选地，所述热压处理的压力为300～1000MPa，例如300MPa、400MPa、500MPa、600MPa、700MPa、800MPa、900MPa或1000MPa等。
[0028]优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全固态电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：将固态电解质在模具中干法压制得到固态电解质块，将所述固态电解质块与正极极片层叠放置，进行二次压制，切割得到固态电解层覆盖的正极极片，将负极极片层叠设置于所述固态电解质层表面，热压处理，得到所述全固态电池；其中，所述正极极片和负极极片均通过湿法制浆的方式制备得到。2.根据权利要求1所述的全固态电池的制备方法，其特征在于，所述干法压制的压力为100～1000MPa；优选地，所述固态电解质的重量＞200mg。3.根据权利要求1或2所述的全固态电池的制备方法，其特征在于，所述固态电解质块的截面的任意一边的尺寸均≥1cm；优选地，所述固态电解质块的厚度≥1cm。4.根据权利要求1
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3任一项所述的全固态电池的制备方法，其特征在于，所述切割的方式包括线锯切割和/或激光切割。5.根据权利要求1
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4任一项所述的全固态电池的制备方法，其特征在于，经过切割得到的固态电解质层的厚度≥1μm，优选为4～50μm。6.根据权利要求1
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5任一项所述的全固态电池的制备方法，其特征在于，所述二次压制的压力为50～200MPa，优选为100～150MPa；优选地，所述热压处理的温度为60～120℃；优选地，所述热压处理的环境为真空环境；优选地，所述热压处理的压力为300～1000MPa；优选地，所述热压处理的时间为300～1800s。7.根据权利要求1
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6任一项所述的全固态电池的制备方法，其特征在于，所述正极极片的制备方法包括：将正极活性物质、固态电解质、导电剂、粘结剂和溶剂混合，得到正极浆料，将正极浆料涂覆于正极集流体表面，干燥，得到所述正极极片；优选地，所述正极浆料的制备环境为露点＜<...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁士轩，李鹏，黄祯，赵力达，张莹莹，
申请(专利权)人：中汽创智科技有限公司，
类型：发明
国别省市：