固态电解质材料、其制备方法及使用该固态电解质材料的极片、电池芯技术

一种固态电解质材料的制备方法，包括以下步骤：将[(Li2S)

【技术实现步骤摘要】
固态电解质材料、其制备方法及使用该固态电解质材料的极片、电池芯


[0001]本专利技术有关一种固态电解质材料，尤指一种非晶或微晶固态电解质离子导体材料，其制备方法及使用该固态电解质材料的极片、电池芯。

技术介绍

[0002]商用锂离子电池大部分为液态或胶态电解液，当电池容量和能量密度一直提升时，液态和胶态电解液已无法提供足够的安全保证，燃烧、爆炸等事故时常发生。有机高分子或树脂类固态电解质虽容易进行界面贴合，但其存在着电解质离子传导率过低，且热稳定性不足等问题。而无机矿物类如氧化物和硫化物的固态电解质虽可提供较好的热稳定性，但是因其存在着固态界面阻抗大，且固态离子传导率低等问题，再加上易碎等缺点，往往要加许多的添加物改良，成本高制作不易。因此，固态锂离子电池商业化应用必需解决以上问题。
[0003]有鉴于此，专利技术人开发出简便组装的设计，能够避免上述的缺点，安装方便，又具有成本低廉的优点，以兼顾使用弹性与经济性等考量，因此遂有本专利技术的产生。

技术实现思路

[0004]本专利技术所欲解决的技术问题在于如何备制一种热稳定性高的固态电解质材料、如何使用前述热稳定性高的固态电解质材料分别备制正极极片、负极极片以及如何使用前述正极极片、负极极片备制电池芯，使正极极片、负极极片及固态电解质材料之间高度黏合，以降低电池芯的固态介面阻抗，并借此增加固态离子传导率。
[0005]为解决前述问题，以达到所预期的功效，本专利技术提供一种固态电解质材料，其组成为[(Li2S)
x
(P2S5)
(100
‑
x)
]y
[z](100
‑
y)
，其中70≤x≤80，70≤y≤95，z为LiCl、LiBr以及LiI的其中至少一个，其中固态电解质材料为非晶态或微晶态。
[0006]此外，本专利技术还提供一种固态电解质材料的制备方法，包括以下步骤：将[(Li2S)
x
(P2S5)
(100
‑
x)
]y
[z](100
‑
y)
混合成一前驱混合物，其中70≤x≤80，70≤y≤95，z为LiCl、LiBr以及LiI的其中至少一个；在一惰性气体的环境下对前驱混合物进行一机械合金工艺，以形成一机械合金后前驱物；以及在惰性气体的环境下对机械合金后前驱物进行一热处理，以形成非晶态或微晶态的一固态电解质材料，其中热处理的一温度大于或等于200℃，且小于或等于500℃，热处理的一时间大于或等于两小时，且小于或等于七小时。
[0007]此外，本专利技术还提供一种使用固态电解质材料的极片，包括：一载板、一极性活性层以及一固态电解质层。其中极性活性层形成于该载板之上；固态电解质层形成于极性活性层的一外表面之上；构成固态电解质层的材料包括前述固态电解质材料。
[0008]于实施例时，极性活性层为一正极活性层，极片为一正极极片。
[0009]于实施例时，极性活性层为一负极活性层，极片为一负极极片。
[0010]此外，本专利技术还提供一种使用固态电解质材料的极片的制备方法，包括以下步骤：
将前述固态电解质材料研磨成粉末状；将粉末状的固态电解质材料与一黏结剂均匀混合搅拌以形成一固态电解质浆料；在一露点
‑
50℃的环境中将固态电解质浆料涂布于一极性活性层的一外表面之上，以形成一浆料涂布极片；以及在大于或等于
‑
2000Pa，且小于或等于
‑
500Pa的一负压环境下对浆料涂布极片进行一负压加热工艺，使固态电解质浆料干燥以形成包括一固态电解质层以及极性活性层的一极片，其中负压加热工艺的一温度大于或等于100℃，且小于或等于150℃，负压加热工艺的一时间大于或等于10分钟。借此降低固态电解质层与极性活性层之间的固态界面阻抗，以增加固态离子传导率。
[0011]于实施例时，涂布于极性活性层的外表面之上的固态电解质浆料的一厚度大于或等于10μm，且小于或等于100μm。
[0012]此外，本专利技术还提供一种使用固态电解质材料的电池芯，包括：前述负极极片以及前述正极极片。其中正极极片的固态电解质层与负极极片的固态电解质层结合。
[0013]此外，本专利技术还提供一种使用固态电解质材料的电池芯的制备方法，包括以下步骤：将前述负极极片以及前述正极极片堆迭成一电池芯，其中正极极片的固态电解质层与负极极片的固态电解质层邻接；以及对电池芯进行一热压工艺，其中热压工艺的一压力大于或等于50MPa，且小于或等于250MPa，热压工艺的一温度大于或等于100℃，且小于或等于200℃，热压工艺的一时间大于或等于1分钟。借此降低正极极片的固态电解质层与负极极片的固态电解质层之间的固态界面阻抗，以增加固态离子传导率。
[0014]于实施例时，其还包括一固态电解质薄片，位于介于正极极片的固态电解质层与负极极片的固态电解质层之间，且固态电解质薄片分别与正极极片的固态电解质层及负极极片的固态电解质层结合，其中构成固态电解质薄片的材料包括前述固态电解质材料。借此降低正极极片的固态电解质层与固态电解质薄片之间的固态界面阻抗，并降低固态电解质薄片与负极极片的固态电解质层之间的固态界面阻抗，以增加固态离子传导率。
附图说明
[0015]图1为本专利技术一种使用固态电解质材料的极片的一具体实施例的剖面示意图；
[0016]图2为本专利技术一种使用固态电解质材料的极片的制备方法的一步骤的剖面示意图；
[0017]图3为本专利技术一种使用固态电解质材料的固态电解质薄片的制备方法的一步骤的剖面示意图；
[0018]图4为本专利技术一种使用固态电解质材料的电池芯的一具体实施例的剖面示意图；
[0019]图5为本专利技术一种使用固态电解质材料的电池芯的另一具体实施例的剖面示意图。
[0020]附图标记说明
[0021]1固态电解质层
ꢀꢀꢀꢀꢀ
2极性活性层
[0022]3固态电解质浆料
ꢀꢀꢀ
4正极载板
[0023]5负极载板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
6极片
[0024]7浆料涂布极片
ꢀꢀꢀꢀꢀ
8固态电解质薄片
[0025]9载板
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
10，10
’
电池芯
[0026]20极活性层
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
21负极活性层
[0027]22外表面
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
60极极片
[0028]61负极极片
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
80离型纸。
具体实施方式
[0029]为进一步了解本专利技术，以下举较佳的实施例，配合附图、附图标记，将本专利技术的具体构成内容及其所达成的功效详细说明如下。
[0030]本专利技术提供一种固态电解质材料，其组成为：[(Li2S)
x
(P2S5)
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态电解质材料，其特征在于，其组成为[(Li2S)
x
(P2S5)
(100
‑
x)
]
y
[z]
(100
‑
y)
，其中70≤x≤80，70≤y≤95，z为LiCl、LiBr以及LiI的其中至少一个。2.如权利要求1所述的固态电解质材料，其特征在于，该固态电解质材料为非晶态或微晶态。3.一种如权利要求1所述的固态电解质材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将[(Li2S)
x
(P2S5)
(100
‑
x)
]
y
[z]
(100
‑
y)
混合成一前驱混合物，其中70≤x≤80，70≤y≤95，z为LiCl、LiBr以及LiI的其中至少一个；在一惰性气体的环境下对该前驱混合物进行一机械合金工艺，以形成一机械合金后前驱物；以及在该惰性气体的环境下对该机械合金后前驱物进行一热处理，以形成该固态电解质材料，其中该热处理的一温度大于或等于200℃，且小于或等于500℃，该热处理的一时间大于或等于两小时，且小于或等于七小时。4.一种使用如权利要求1所述的固态电解质材料的极片，其特征在于，包括：一载板；一极性活性层，形成于该载板之上；以及一固态电解质层，形成于该极性活性层的一外表面之上，其中构成该固态电解质层的材料包括该固态电解质材料。5.如权利要求4所述的极片，其特征在于，该极性活性层为一正极活性层，该极片为一正极极片。6.如权利要求4所述的极片，其特征在于，该极性活性层为一负极活性层，该极片为一负极极片。7.一种如权利要求4所述的极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将该极性活性层形成于该载板之上；将[(Li2S)
x
(P2S5)
(100
‑
x)
]
y
[z]
(1...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄国进，
申请(专利权)人：迪吉亚节能科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：