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，其中制备方法包括：步骤A：准备正极板，所述正极板由正极材料制成；步骤B：在所述正极板的一面上依次气相沉积导电增强薄膜和正极集电极，且在所述正极板的另一面上依次气相沉积固态电解质薄膜、负极薄膜、导电增强薄膜以及负极集电极。基于本发明专利技术的方案，提供了一种全新的连续镀膜方法，有利于优化全固态电池的制备方案及电池性能。方案及电池性能。方案及电池性能。

【技术实现步骤摘要】
全固态电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及大规模储能、动力能源领域，特别是涉及全固态电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]现有的常规电池储能系统采用液态电解质，存在着易泄露、易腐蚀、服役寿命短、安全性差与可靠性低等问题，不能完全满足规模化工业储能在安全性方面的要求。
[0003]由于液态电解质多为可燃的液态材料，若电极与电解质之间的界面上产生枝晶，电池可能会因短路而发生自燃，导致安全事故。为了防止电池因枝晶的生成而导致短路，现有技术必须在电池的两极之间放置隔膜，这既增加了电池的结构复杂性，提高了生产成本和电池重量，又降低了电池的能量密度。
[0004]专利技术人认识到，引入薄膜制造技术制备全固态电池，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
[0005]本
技术介绍
所公开的上述信息仅仅用于增加对本申请
技术介绍
的理解，因此，其可能包括不构成本领域普通技术人员已知的现有技术。

技术实现思路

[0006]本专利技术的一个目的是要克服现有技术中的至少一个技术缺陷，提供一种全固态电池及其制备方法。
[0007]本专利技术的一个进一步的目的是提供一种全固态电池的制备方法，简化电池结构、获得良好的电池性能且提高安全性。
[0008]本专利技术的又一个进一步的目的是提供一种全新的镀膜方法，优化全固态电池的制备方案及电池性能。
[0009]根据本专利技术的一方面，提供了一种全固态电池的制备方法，包括：步骤A：准备正极板，正极板由正极材料制成；步骤B：在正极板的一面上依次气相沉积导电增强薄膜和正极集电极，且在正极板的另一面上依次气相沉积固态电解质薄膜、负极薄膜、导电增强薄膜以及负极集电极。
[0010]可选地，在步骤A之后，且在步骤B之前，还包括：将正极板输送至连续磁控溅射生产线，以在正极板的两面上分别通过溅射进行气相沉积。
[0011]可选地，在将正极板输送至连续磁控溅射生产线的步骤中，先将正极板安装至传送工装线，并利用传送工装线将正极板传送到连续磁控溅射生产线。
[0012]可选地，准备正极板的步骤包括：将正极材料烧结成板状，经平整化加工以及清洗，得到正极板。
[0013]可选地，在准备正极板的步骤中，正极材料为锂电池正极材料或钠电池正极材料。
[0014]可选地，在准备正极板的步骤中，制得的正极板的表面平整误差小于0.15μm。
[0015]可选地，在正极板的一面上气相沉积正极集电极的步骤中，沉积的正极集电极的膜层厚度为30～50μm。
[0016]可选地，在正极板的另一面上气相沉积固态电解质薄膜的步骤中，固态电解质薄膜为磷化物、氧化物和硫化物中的一种或多种，且固态电解质薄膜的膜层厚度为10～10000nm。
[0017]可选地，在正极板的另一面上气相沉积负极薄膜的步骤中，负极薄膜为合金薄膜、氧化物薄膜或硫化物薄膜，其中合金为锂及含锂的合金、钠及含钠的合金、或者过渡金属的合金；且负极薄膜的膜层的厚度为100～2000000nm。
[0018]可选地，沉积在正极板的一面的导电增强薄膜、以及沉积在正极板的另一面的导电增强薄膜分别包括石墨烯薄膜，且膜层厚度分别为1～20nm。
[0019]可选地，在正极板的另一面上气相沉积负极集电极的步骤中，负极集电极为铜膜或者铝膜，且负极集电极的膜层厚度为30～50μm。
[0020]可选地，在正极板的另一面上依次气相沉积固态电解质薄膜、负极薄膜、导电增强薄膜以及负极集电极之后，还包括：在负极集电极上气相沉积封装保护膜，封装保护膜为惰性材料的薄膜，其中，惰性材料为硅或铝的氧化物，或者为硅或铝的氮化物。
[0021]可选地，在正极板上气相沉积正极集电极的步骤中，在真空度抽到设定值后，通入Ar 150sccm～530sccm，保持真空度在0.01～0.99Pa进行溅射沉积，使得沉积的正极集电极的膜层厚度为30～50μm；
[0022]在正极板上气相沉积固态电解质薄膜的步骤中，在真空度抽到设定值后，通入Ar 300sccm～580sccm，O
2 50sccm～180sccm，N
2 40sccm～280sccm，保持真空度在0.01～0.99Pa进行溅射沉积，使得沉积的固态电解质薄膜的膜层厚度为10～10000nm；
[0023]在正极板上气相沉积负极薄膜的步骤中，在真空度抽到设定值后，通入Ar 200sccm～630sccm，保持真空度在0.01～0.99Pa进行溅射沉积，使得沉积的负极薄膜的膜层厚度为100～2000000nm；
[0024]在正极板上气相沉积导电增强薄膜的步骤中，在真空度抽到设定值后，通入Ar 150sccm～530sccm，保持真空度在0.01～0.99Pa进行溅射沉积，使得沉积的导电增强薄膜的膜层厚度为1～20nm；
[0025]在正极板上气相沉积负极集电极的步骤中，在真空度抽到设定值后，通入Ar 150sccm～530sccm，保持真空度在0.01～0.99Pa进行溅射沉积，使得沉积的负极集电极的膜层厚度为30～50μm；
[0026]在正极板上气相沉积封装保护膜的步骤中，在真空度抽到设定值后，通入Ar 320sccm～580sccm，O
2 150sccm～280sccm，N2140sccm～280sccm，保持真空度在0.01～0.99Pa进行溅射沉积，使得沉积的封装保护膜的膜层厚度为600～1500nm。
[0027]根据本专利技术的另一方面，还提供了一种如上述任一项的全固态电池的制备方法所制备的全固态电池。
[0028]本专利技术的全固态电池及其制备方法，通过在正极板的两面上气相沉积各层薄膜得到全固态电池，沉积的各层薄膜材料之间结合紧密，具有极好的界面结合性和协调性，有非常低的界面内阻，减小了接触面电阻，有利于提高电池的能量密度、比能量、比功率、能量效率以及能量保持率。制得的电池结构简单、电池性能高且安全性高。
[0029]进一步地，本专利技术的全固态电池及其制备方法，在将正极板输送至连续磁控溅射生产线之后，可在生产线上连续地依次沉积各层薄膜，在整个镀膜过程中，正极板无需离开
生产线，成膜质量优，杂质含量低，自动化程度高，制备方法简易。因此，基于本专利技术的方案，提供了一种全新的连续镀膜方法，有利于优化全固态电池的制备方案及电池性能。
[0030]根据下文结合附图对本专利技术具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本专利技术的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
[0031]后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本专利技术的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
[0032]图1是根据本专利技术一个实施例的全固态电池的制备方法的示意图；
[0033]图2是根据本专利技术一个实施例的全固态电池的示意性结构图。
具体实施方式
[0034]图1是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全固态电池的制备方法，包括：步骤A：准备正极板，所述正极板由正极材料制成；步骤B：在所述正极板的一面上依次气相沉积导电增强薄膜和正极集电极，且在所述正极板的另一面上依次气相沉积固态电解质薄膜、负极薄膜、导电增强薄膜以及负极集电极。2.根据权利要求1所述的制备方法，在所述步骤A之后，且在所述步骤B之前，还包括：将所述正极板输送至连续磁控溅射生产线，以在所述正极板的两面上分别通过溅射进行气相沉积。3.根据权利要求2所述的制备方法，其中，在将所述正极板输送至连续磁控溅射生产线的步骤中，先将所述正极板安装至传送工装线，并利用所述传送工装线将所述正极板传送到所述连续磁控溅射生产线。4.根据权利要求1所述的制备方法，其中，准备正极板的步骤包括：将所述正极材料烧结成板状，经平整化加工以及清洗，得到所述正极板。5.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在准备正极板的步骤中，所述正极材料为锂电池正极材料或钠电池正极材料。6.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在准备正极板的步骤中，制得的所述正极板的表面平整误差小于0.15μm。7.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在所述正极板的一面上气相沉积所述正极集电极的步骤中，沉积的所述正极集电极的膜层厚度为30～50μm。8.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在所述正极板的另一面上气相沉积所述固态电解质薄膜的步骤中，所述固态电解质薄膜为磷化物、氧化物和硫化物中的一种或多种，且所述固态电解质薄膜的膜层厚度为10～10000nm。9.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在所述正极板的另一面上气相沉积所述负极薄膜的步骤中，所述负极薄膜为合金薄膜、氧化物薄膜或硫化物薄膜，其中所述合金为锂及含锂的合金、钠及含钠的合金、或者过渡金属的合金；且所述负极薄膜的膜层的厚度为100～2000000nm。10.根据权利要求1所述的制备方法，其中，沉积在所述正极板的一面的所述导电增强薄膜、以及沉积在所述正极板的另一面的所述导电增强薄膜分别包括石墨烯薄膜，且膜层厚度分别为1～20nm。11.根据权利要求1所述的制备方法，其中，在所述正极板的另一面上气相沉积所述负极集电极的步骤中，所述负极集电极为铜膜或者铝膜，且所述负极集电极的膜层厚度为30～50μm。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：马贵龙，周钧，杨俊明，易汉平，
申请(专利权)人：柳州紫荆循环能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：