一种复合正极片及固态电池的制作方法技术

本发明专利技术属于固态电池领域，具体涉及一种复合正极片及固态电池的制作方法。采用金属离子及炭包覆对正极活性材料进行改性，将改性后的正极活性材料制作成正极极片，能够有效的提高锂离子的扩散效率，并采用高温熔盐制作的复合固态电解质，制作的固态电池具有良好的电化学性能，并且电池在高温下电池仍然能够安全使用。用。

【技术实现步骤摘要】
一种复合正极片及固态电池的制作方法


[0001]本专利技术属于固态电池领域，具体涉及一种复合正极片及固态电池的制作方法。

技术介绍

[0002]锂离子电池由于具有能量密度高、循环寿命长等优势，在二次电池领域发展前景广阔。但是采用传统液态有机电解液制作的锂离子电池，由于具有较低的闪点和易燃的特性，当电池发生热失控的情况时，电解液极易燃烧，这极大的限制了锂离子电池的应用。
[0003]固态电池，采用固态电解质取代传统液态电解液，能够有效的缓解上述问题，在锂离子电池领域受到了广泛的关注。尽管固态电解质引起了广泛的研究，但是其应用温度仍然受到电解质材料的限制，并且常规正极活性材料可能存在导电性低等问题。
[0004]本专利技术中，针对上述问题，创新的提出了一种复合正极活性材料，将活性材料预先与金属离子、碳等进行复合，对活性材料进行改性，提高锂离子的扩散效率，进而提高电池的高倍率性能。采用高温熔盐制作电解质，使得高温熔盐在未达到熔点前，呈现固态状，能够充当隔膜，改善了由于隔膜高温收缩导致的电池应用温度较低的问题。最终获得高倍率性能好、应用温度广的固态电池。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是克服现有技术存在的缺陷，提供一种高倍率性能好、应用温度广的复合正极片及固态电池的制作方法。
[0006]实现本专利技术目的的技术方案是：一种复合正极片及固态电池的制作方法，包括以下步骤：
[0007]S1.将复合正极活性材料采用固相法制作，将金属离子前驱体材料和碳源加入正极活性材料中，对其进行改性，然后加入碳源对其进行二次包碳，制得金属离子和碳改性的正极活性材料，将改性后的正极活性材料制作成复合正极片；
[0008]S2.将高温熔盐、锂盐置于刚玉坩埚中，混合均匀后，采用马弗炉对混合熔盐加热至熔点后，保温4
‑
6h至均匀分散后，将混合熔盐冷却至室温，取出固态混合熔盐，依次通过球磨、压制、高温热处理后，得到固态电解质片；
[0009]S3.将锂盐、聚合物、溶剂1采用磁力搅拌3h后，得到混合均匀的聚合物电解质；
[0010]S4.将S1中的复合正极片、S2中的固态电解质片、负极组装后，封装后制作成软包电池，将S3中的聚合物电解质真空注入到软包电池中，封装后制得固态电池；
[0011]S5.将S4中的固态电池静置，待S3中的聚合物电解质充分浸润，对固态电池进行冷压后，对电池依次进行夹板化成、二封、分容、老化工序，得到成品固态电池。
[0012]S1中所述进行二次包碳工艺，为防止第一次包碳过程中高温导致的碳损耗，故进行二次包碳。
[0013]S2中所述高温熔盐，各熔盐成分在高温下未发生反应，仅为各熔盐成分的混合，通过各熔盐成分添加量的不同，混合熔盐的熔点均不同，且不同比例混合熔盐熔点均高于120
℃，因此当使用温度未达到混合高温熔盐的熔点时，高温熔盐将呈固态，并起到隔膜的作用，保证电池在高温下仍然能够安全使用。
[0014]进一步的，S1中所述正极活性材料为磷酸铁锂、三元材料、磷酸锰铁锂、钴酸锂中的一种或两种。
[0015]进一步的，S1中所述金属离子为镁离子、锌离子、铝离子中的一种。
[0016]进一步的，S3中所述聚合物材料为PEO、PVDF、PMMA中的一种。
[0017]进一步的，S5中所述冷压，其参数为压力为0.2
‑
1.0MPa，压制时间为30s
‑
180s。
[0018]采用上述技术方案后，本专利技术具有以下积极的效果：
[0019](1)本专利技术通过金属离子对正极活性材料进行改性，能够提高锂离子的扩散效率，并且对活性材料进行二次包碳工艺，能够改善由于一次包碳过程中由于高温导致的损耗，进而提高电池的高倍率性能。
[0020](2)本专利技术采用高温熔盐和聚合物制作复合固态电解质，在不同的熔盐比例下，熔盐的熔点不同，但不同比例混合熔盐熔点均高于120℃，因此可以根据应用领域，对混合熔盐熔点进行调控，采用上述方法，当电池使用温度低于混合熔盐熔点时，混合熔盐呈固态，可以充当隔膜的作用，因此可以大幅度提改善由于隔膜高温收缩，导致的电池应用温度不能过高的问题，使得固态电池可以在高温下应用。
具体实施方式
[0021]一种复合正极片及固态电池的制作方法，包括以下步骤：
[0022]S1.将复合正极活性材料采用固相法制作，将金属离子前驱体材料和碳源加入正极活性材料中，对其进行改性，然后加入碳源对其进行二次包碳，制得金属离子和碳改性的正极活性材料，将改性后的正极活性材料制作成复合正极片；
[0023]S2.将高温熔盐、锂盐置于刚玉坩埚中，混合均匀后，采用马弗炉对混合熔盐加热至熔点后，保温4
‑
6h至均匀分散后，将混合熔盐冷却至室温，取出固态混合熔盐，依次通过球磨、压制、高温热处理后，得到固态电解质片；
[0024]S3.将锂盐、聚合物、溶剂1采用磁力搅拌3h后，得到混合均匀的聚合物电解质；
[0025]S4.将S1中的复合正极片、S2中的固态电解质片、负极组装后，封装后制作成软包电池，将S3中的聚合物电解质真空注入到软包电池中，封装后制得固态电池；
[0026]S5.将S4中的固态电池静置，待S3中的聚合物电解质充分浸润，对固态电池进行冷压后，对电池依次进行夹板化成、二封、分容、老化工序，得到成品固态电池。
[0027]S1中所述进行二次包碳工艺，为防止第一次包碳过程中高温导致的碳损耗，故进行二次包碳。
[0028]S2中所述高温熔盐，各熔盐成分在高温下未发生反应，仅为各熔盐成分的混合，通过各熔盐成分添加量的不同，混合熔盐的熔点均不同，且不同比例混合熔盐熔点均高于120℃，因此当使用温度未达到混合高温熔盐的熔点时，高温熔盐将呈固态，并起到隔膜的作用，保证电池在高温下仍然能够安全使用。
[0029]进一步的，S1中所述正极活性材料为磷酸铁锂、三元材料、磷酸锰铁锂、钴酸锂中的一种或两种。
[0030]进一步的，S1中所述金属离子为镁离子、锌离子、铝离子中的一种。
[0031]进一步的，S3中所述聚合物材料为PEO、PVDF、PMMA中的一种。
[0032]进一步的，S5中所述冷压，其参数为压力为0.2
‑
1.0MPa，压制时间为30s
‑
180s。
[0033]实施例1
[0034]一种复合正极片及固态电池的制作方法，具体包括以下步骤：
[0035]S1.将氢氧化镁和碳源葡萄糖加入正极活性材料磷酸铁锂中，通过固相法球磨，干燥后得到前驱体材料，然后在700℃下进行烧结，得到一次碳包覆复合材料，然后加入石墨烯，热处理后得到二次包碳改性正极材料，将改性后的正极活性材料制作成复合正极片；
[0036]S2.将高温熔盐NaNO3‑
NaNO2‑
LiNO3、锂盐LiTFSI置于刚玉坩埚中，混合均匀后，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合正极片及固态电池的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：S1.将复合正极活性材料采用固相法制作，将金属离子前驱体材料和碳源加入正极活性材料中，对其进行改性，然后加入碳源对其进行二次包碳，制得金属离子和碳改性的正极活性材料，将改性后的正极活性材料制作成复合正极片；S2.将高温熔盐、锂盐置于刚玉坩埚中，混合均匀后，采用马弗炉对混合熔盐加热至熔点后，保温4
‑
6h至均匀分散后，将混合熔盐冷却至室温，取出固态混合熔盐，依次通过球磨、压制、高温热处理后，得到固态电解质片；S3.将锂盐、聚合物、溶剂1采用磁力搅拌3h后，得到混合均匀的聚合物电解质；S4.将S1中的复合正极片、S2中的固态电解质片、负极组装后，封装后制作成软包电池，将S3中的聚合物电解质真空注入到软包电池中，封装后制得固态电池；S5.将S4中的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李恩雨，蔡先玉，钟义华，
申请(专利权)人：江苏双登富朗特新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：