一种微型贴片式固态电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种微型贴片式固态电池及其制备方法，属于全固态电池技术领域，微型贴片式固态电池由若干个以并联方式纵向堆叠的电池单元和涂覆在各电池单元堆叠后整个结构两端的金属外电极构成，每个电池单元由固态电解质薄膜、正极薄膜、正极集流体薄膜、负极薄膜、负极集流体薄膜构成。固态电极薄膜采用流延方法制备；固态电池由若干电池单元采用等静压方式进行压实，然后按设计形状尺寸进行切割，最后经烧结后形成一体化陶瓷结构。本发明专利技术通过采用超薄陶瓷电极、电解质制备技术、多层陶瓷薄膜一体化烧结等技术，实现微型贴片式固态电池的制备，解决了全固态电池电极电解质界面接触效果差，微型化、封装难的问题。封装难的问题。封装难的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种微型贴片式固态电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及全固态电池
，特别是涉及一种微型贴片式固态电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着微电子以及微加工技术的发展，各种电子产品趋向微型化和高度集成化。常规锂离子电池在形状、体积、安全性以及高比能等方面，都将无法满足微系统的应用需求。全固态电池采用固态电解质替代锂离子电池有机电解液和隔膜：一方面，从根本上解决了易燃电解液泄露带来的安全问题；另一方面，通过内部的串并联结构设计，易于实现全固态电池的内部级联集成，提高电池电压和容量。全固态电池被认为是下一代最有前途的电池技术之一，成为研究的热点。目前，全固态电池研究也面临着固态电极电解质材料带来的界面问题，固体界面之间无浸润性，固体电解质/电极界面难以充分接触、导致界面阻抗增大，影响电池性能发挥。另外，在全固态电池的微型化方面，目前也没有很好的解决方案。

技术实现思路

[0003]本专利技术为解决目前全固态电池面临的界面接触效果差、微型化难的问题，提供了一种微型贴片式固态电池及其制备方法。
[0004]本专利技术是这样实现的，一种微型贴片式固态电池，所述微型贴片式固态电池由若干个(≥1的自然数)以并联方式纵向堆叠的电池单元和涂覆在各电池单元堆叠后整个结构两端的金属外电极构成，每个所述电池单元由固态电解质薄膜、正极薄膜、正极集流体薄膜、负极薄膜、负极集流体薄膜构成。
[0005]一种微型贴片式固态电池的制备方法，包括如下步骤：
[0006]将80％～95％质量份的氧化物固态电解质粉末与5％～20％质量份的粘结剂加入到有机溶剂中，经搅拌均匀后，得到固态电解质粉末
‑
粘结剂
‑
有机溶剂混合浆料A；再将混合浆料A经流延机流延、烘干后得到固态电解质薄膜；
[0007]将80％～90％质量份的正极活性物质粉末、1％～10％质量份的粘结剂、1％～10％质量份的导电剂加入到有机溶剂中，经搅拌均匀后，得到正极活性物质粉末
‑
粘结剂
‑
导电剂
‑
有机溶剂混合浆料B；再将混合浆料B涂布或印刷在固态电解质薄膜的一侧；或，将混合浆料B流延、烘干后得到的正极薄膜贴附在固态电解质薄膜的一侧；
[0008]将80％～95％质量份的负极材料粉末与5％～20％质量份的粘结剂加入到有机溶剂中，经搅拌均匀后得到混合浆料C；再将混合浆料C涂布或印刷在固态电解质薄膜的另一侧；或，将混合浆料C流延、烘干后得到的负极薄膜贴附在固态电解质薄膜的另一侧；或，直接将负极材料贴附在固态电解质薄膜的另一侧；
[0009]将正极集流体薄膜贴附或印刷或蒸发或溅射在正极薄膜表面，将负极集流体薄膜贴附或印刷或蒸发或溅射在负极薄膜表面，得到电池单元；
[0010]将电池单元采取并联方式纵向堆叠在一起，并将叠合后的结构上下表面全覆盖印
刷固态电解质薄膜作为保护层，然后采用等静压的方式进行压实，再按照设计尺寸进行切割，经高温烧结后形成一体化陶瓷结构；最后，采用涂覆、印刷或电镀的方式在陶瓷结构两端分别涂覆金属外电极，经烘干、烧结后，得到微型贴片式固态电池。
[0011]优选的，所述电池单元采取并联方式纵向堆叠的具体方式为：后一个电池单元的负极集流体薄膜完全贴合前一个电池单元的负极集流体薄膜；或，后一个电池单元的正极集流体薄膜完全贴合前一个电池单元的正极集流体薄膜，实现电池单元内部并联堆叠。
[0012]优选的，所述氧化物固态电解质粉末为Li3PO4、Li7La3Zr2O
12
(LLZO)、Li
6.4
La3Zr
1.4
Ta
0.6
O
12
(LLZTO)、Li
0.34
La
0.56
TiO3(LLTO)、Li
1.5
Al
0.5
Ge
1.5
(PO4)3(LAGP)和Li
1+x
Al
x
Ti2‑
x
(PO4)3(LATP)中的一种或几种的组合。
[0013]所述正极活性物质粉末为V2O5、LiFePO4、LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2、LiNi
0.5
Mn
1.5
O4、LiNi
x
Co
y
Al
z
O2(NCA)、LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2(NCM)和Li
x
M
y
PO
z
(M为Ni、Cu、Co或Mn)中的一种或几种的组合。
[0014]所述负极材料为石墨、LiAl、LiB、SiC、SiN
x
、Cu、Li4Ti5O
12
、TiO2、Sn中的一种或几种的组合。
[0015]所述粘结剂为聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇(PVA)、聚氧化乙烯(PEO)、氰基橡胶(NBR)中的一种或几种的组合。
[0016]所述导电剂为石墨、导电炭黑、乙炔黑、石墨烯中一种或几种的组合。
[0017]所述有机溶剂为四氢呋喃、N
‑
甲基吡咯烷酮、四氯化碳、乙酸乙酯中的一种或几种的组合。
[0018]所述正极集流体薄膜、负极集流体薄膜为Pt、Ti、Ni、Al、Au、Cu、Ag、Cr中的一种或几种的组合。
[0019]所述金属外电极为Cu、Ag、Ni、Sn、Au、Pt中的一种或几种的组合。
[0020]本专利技术具有的优点和积极效果是：
[0021]本专利技术通过采用基于流延法的超薄陶瓷电极、电解质制备技术、多层陶瓷薄膜一体化烧结等技术，解决了全固态电池电极电解质界面接触效果差，微型化、封装难的问题，实现了微型贴片式固态电池的制备，促进了微型固态电池的应用进程。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些具体实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0023]图1是本专利技术实施例提供的微型贴片式固态电池的电池单元截面结构示意图；
[0024]图2是本专利技术实施例提供的微型贴片式固态电池的截面结构示意图；
[0025]图3是本专利技术实施例提供的微型贴片式固态电池俯视图。
[0026]其中：1、电池单元；11、固态电解质薄膜；12、正极薄膜；13、正极集流体薄膜；14、负极薄膜；15、负极集流体薄膜；2、金属外电极。
具体实施方式
[0027]下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微型贴片式固态电池，其特征在于，所述微型贴片式固态电池由若干个以并联方式纵向堆叠的电池单元和涂覆在各电池单元堆叠后整个结构两端的金属外电极构成，每个所述电池单元由固态电解质薄膜、正极薄膜、正极集流体薄膜、负极薄膜、负极集流体薄膜构成。2.一种基于权利要求1所述的微型贴片式固态电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将80％～95％质量份的氧化物固态电解质粉末与5％～20％质量份的粘结剂加入到有机溶剂中，经搅拌均匀后，得到固态电解质粉末
‑
粘结剂
‑
有机溶剂混合浆料A；再将混合浆料A经流延机流延、烘干后得到固态电解质薄膜；将80％～90％质量份的正极活性物质粉末、1％～10％质量份的粘结剂、1％～10％质量份的导电剂加入到有机溶剂中，经搅拌均匀后，得到正极活性物质粉末
‑
粘结剂
‑
导电剂
‑
有机溶剂混合浆料B；再将混合浆料B涂布或印刷在固态电解质薄膜的一侧；或，将混合浆料B流延、烘干后得到的正极薄膜贴附在固态电解质薄膜的一侧；将80％～95％质量份的负极材料粉末与5％～20％质量份的粘结剂加入到有机溶剂中，经搅拌均匀后得到混合浆料C；再将混合浆料C涂布或印刷在固态电解质薄膜的另一侧；或，将混合浆料C流延、烘干后得到的负极薄膜贴附在固态电解质薄膜的另一侧；或，直接将负极材料贴附在固态电解质薄膜的另一侧；将正极集流体薄膜贴附或印刷或蒸发或溅射在正极薄膜表面，将负极集流体薄膜贴附或印刷或蒸发或溅射在负极薄膜表面，得到电池单元；将电池单元采取并联方式纵向堆叠在一起，并将叠合后的结构上下表面全覆盖印刷固态电解质薄膜作为保护层，然后采用等静压的方式进行压实，再按照设计尺寸进行切割，经高温烧结后形成一体化陶瓷结构；最后，采用涂覆、印刷或电镀的方式在陶瓷结构两端分别涂覆金属外电极，经烘干、烧结后，得到微型贴片式固态电池。3.根据权利要求2所述的微型贴片式固态电池的制备方法，其特征在于，所述电池单元采取并联方式纵向堆叠的具体方式为：后一个电池单元的负极集流体薄膜完全贴合前一个电池单元的负极集流体薄膜；或，后一个电池单元的正极集流体薄膜完全贴合前一个电池单元的正极集流体薄膜，实现电池单元内部并联堆叠。4.根据权利要求2所述的微型贴片式固态电池的制备方法，其特征在于，所述氧化物固态电解质粉末为Li3PO4、Li7La3Zr2O
12
、Li
6.4
La3Zr

【专利技术属性】
技术研发人员：王胜利，王赫，张丽丽，赵一聪，高鹏，刘兴江，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十八研究所，
类型：发明
国别省市：