一种固态电池和车辆制造技术

本发明专利技术实施例提供了一种固态电池和车辆。所述固态电池包括：含预锂化添加剂的正极层；由纳米银膜组成的负极层；位于所述负极层与所述正极层之间的固态电解质层。本发明专利技术实施例通过在正极层复合有预锂化添加剂，在充电过程中对之前因不可逆反应损失的锂离子进行补充，从而提高固态电池的比能量；负极层由纳米银膜组成，在负极层上直接原位形成银锂合金，抑制锂枝晶的生长。同时，由于负极层不直接采用锂合金，固态电池的制造可以直接在空气中进行，提升了固态电池的生产安全性，降低了全固态电池的安全制造门槛。的安全制造门槛。的安全制造门槛。

【技术实现步骤摘要】
一种固态电池和车辆


[0001]本专利技术涉及动力电池
，特别是涉及一种固态电池和一种车辆。

技术介绍

[0002]目前，在相关技术中由于金属锂具有高的理论比容量和低的电位,有望大幅提升现有锂离子电池的能量密度，因此常采用金属锂作为负极。然而,锂枝晶生长导致的安全性差、化学活性高导致空气稳定性差等问题严重阻碍了其大规模实用化进程。锂对空气中的水分和氧化性组分极为敏感,反应产生的绝缘产物,如氢氧化锂等,会堆积在金属锂表面,降低其电化学性能。更为严重的是,如果锂不慎与水接触,会发生剧烈的产氢、产热反应而发生燃烧爆炸。这使得锂金属对运输、存储和加工过程的操作工艺、设备与环境要求苛刻,因而提高了全固态电池的安全制造门槛。

技术实现思路

[0003]鉴于上述问题，提出了本专利技术实施例以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种固态电池和一种车辆。
[0004]在本专利技术的第一方面，本专利技术实施例提供了一种固态电池，包括：
[0005]含预锂化添加剂的正极层；
[0006]由纳米银膜组成的负极层；
[0007]位于所述负极层与所述正极层之间的固态电解质层。
[0008]可选地，所述正极层、所述负极层和所述固态电解质层通过一体化压制烧结工艺连接。
[0009]可选地，所述一体化压制烧结工艺的工艺参数包括：
[0010]压力范围为10～100兆帕；
[0011]加热时间为2～8小时；
[0012]温度为200～400摄氏度。
[0013]可选地，所述正极层包括镍钴锰酸锂、氮化锂、导电剂和粘结剂，其中所述氮化锂为所述预锂化添加剂。
[0014]可选地，所述氮化锂占比为1％～40％。
[0015]可选地，所述纳米银膜包括纳米银粉和纤维素。
[0016]可选地，所述纳米银粉与所述纤维素混合焊接于铜箔上。
[0017]可选地，所述固态电解质层由氧化物组成。
[0018]可选地，所述氧化物包括Li7La3Zr2O
12
、Li
1.3
Al
0.3
T
1.7
P3O
12
、Li3Zr2Si2PO
12
中的至少一种。
[0019]在本专利技术的第二方面，本专利技术实施例提供了一种车辆，包括如上所述的固态电池。
[0020]本专利技术实施例包括以下优点：
[0021]本专利技术实施例通过在正极层复合有预锂化添加剂，在充电过程中对之前因不可逆
反应损失的锂离子进行补充，从而提高固态电池的比能量；负极层由纳米银膜组成，在负极层上直接原位形成银锂合金，抑制锂枝晶的生长。同时，由于负极层不直接采用锂合金，固态电池的制造可以直接在空气中进行，提升了固态电池的生产安全性，降低了全固态电池的安全制造门槛。
附图说明
[0022]图1是本专利技术的一种固态电池实施例的结构图。
[0023]附体标记说明：100
‑
正极层、200
‑
负极层，300
‑
固态电解质层。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0025]锂金属由于其很高的理论比容量(金属锂的比容量为3860mAh/g)、低电势(电化学势为
‑
3.04伏)及轻质量被认为是极具潜力的下一代电池用负极材料。然而，除了锂金属在电化学沉积、循环过程中存在的关键问题，如界面稳定性与锂枝晶生长，另一个限制金属锂负极使用的因素则是其在空气中不稳定的问题，这不仅提高了生产的成本和门槛，也在实际操作中带来安全隐患。
[0026]参照图1，示出了本专利技术的一种固态电池实施例的结构图，具体可以包括：
[0027]含预锂化添加剂的正极层100；
[0028]由纳米银膜组成的负极层200；
[0029]位于所述负极层200与所述正极层100之间的固态电解质层300。
[0030]在本专利技术实施例中，正极层100、电解质层和负极层200都以固态的形式相叠形成三层结构。正极层100通过含预锂化添加剂和锂金属等固态物质组成。负极层200由纳米银膜组成，并不含有锂金属。在充电过程中，负极层200上直接通过预锂化添加剂中的锂离子原位形成银锂合金，抑制锂枝晶的生长。位于负极层200和正极层100中的固态电解质层300则为正极层100和负极层200传递离子。
[0031]在本专利技术的一实施例中，所述正极层100、所述负极层200和所述固态电解质层300通过一体化压制烧结工艺连接。
[0032]在实际应用中，正极层100、负极层200和固态电解质层300可以按照预定的顺序放入模具中，将放入正极层100、负极层200和固态电解质层300对应的材料后，通过对该模具中的全部材料进行一体化压制，并且在压制后进行烧结，令正极层100、负极层200和固态电解质层300连接形成致密的三层固态电池结构。在便于对固态电池加工的同时可以令正极层100、负极层200和固态电解质层300中的材料更加致密，便于提高电池的能量密度。
[0033]进一步地，一体化压制烧结工艺过程中的工艺参数主要控制压制的压力、加热时间和加热温度。其中，对于压制的压力需要控制在10～100兆帕中的一个恒定值。对于加热时间需要控制在2～8小时，加热的温度则为200～400摄氏度。本领域技术人员可以根据工艺需求从中进行选择，本专利技术实施例不作具体限定。
[0034]在本专利技术的一实施例中，所述正极层100包括镍钴锰酸锂、氮化锂、导电剂和粘结剂，其中所述氮化锂为所述预锂化添加剂。
[0035]在实际应用中，正极层100可以包括镍钴锰酸锂、氮化锂、导电剂和粘结剂。对于镍钴锰酸锂、氮化锂、导电剂和粘结剂可以按照预设的比例范围混合组成正极层100，其中，镍钴锰酸锂和氮化锂的比例可以按照固态电池所需的能量密度设计。镍钴锰酸锂的化学式为LiNixCo
y
Mn1‑
x
‑
y
O2(x、y为0
‑
1的自然数)。镍钴锰酸锂的理论容量达到280毫安时每克，产品实际容量超过150毫安时每克，具有高能量密度的特定；1库伦循环寿命500次容量保持80％以上；循环寿命高，并且晶体结构理想适合作为锂电池正极的锂离子材料。氮化锂的化学式为Li3N，Li3N是一种备受关注的正极预锂化添加剂，理论比容量高达2309毫安时每克，而且是一种离子导体，离子电导率为6毫西门子每厘米，可用于弥补在首次充电过程中发生在负极层200的不可逆锂损失和替代固态电解质在复合固态正极中的作用，因此可以采用氮化锂作为预锂化添加剂，以实现正极补锂。
[0036]进一步地，为了可以更好地实现正极补锂，氮化锂占比为1％～40％。举例而言，镍钴锰酸锂、氮化锂、导电剂和粘结剂的质量比可以为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态电池，其特征在于，包括：含预锂化添加剂的正极层；由纳米银膜组成的负极层；位于所述负极层与所述正极层之间的固态电解质层。2.根据权利要求1所述的固态电池，其特征在于，所述正极层、所述负极层和所述固态电解质层通过一体化压制烧结工艺连接。3.根据权利要求2所述的固态电池，其特征在于，所述一体化压制烧结工艺的工艺参数包括：压力范围为10～100兆帕；加热时间为2～8小时；温度为200～400摄氏度。4.根据权利要求1至2任一项所述的固态电池，其特征在于，所述正极层包括镍钴锰酸锂、氮化锂、导电剂和粘结剂，其中所述氮化锂为所述预锂化添加剂。5.根据权利要求4所述的固态电池，其特征在于，所述氮化锂占比为1％～40％。6.根据权利要求1至2任一项所...

【专利技术属性】
技术研发人员：何天贤，仲亮，
申请(专利权)人：广州小鹏汽车科技有限公司，
类型：发明
国别省市：