全固态二次电池制造技术

根据本方面的全固态二次电池包括：阴极层，包括阴极活性物质；阳极层，包括阳极集流体和设置在阳极集流体上的阳极活性物质层并且包括阳极活性物质和非晶碳；以及固体电解质层，设置在阴极活性物质层和阳极活性物质层之间，其中阳极活性物质与非晶碳的重量比为1:3至1:1。至1:1。至1:1。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】全固态二次电池


[0001]本公开的实施方式涉及全固态二次电池。

技术介绍

[0002]最近，使用固体电解质作为电解质的全固态二次电池已经引人关注。为了增加这种全固态二次电池的能量密度，已经提出使用锂作为阳极活性物质。例如，已知锂的容量密度(即，每单位质量的容量)为通常用作阳极活性物质的石墨的大约10倍。所以，当锂用作阳极活性物质时，全固态二次电池可被制造成具有更轻的重量或更小的尺寸，以及具有增加的输出功率。
[0003]当锂用作阳极活性物质时，在充电期间可在阳极侧沉淀锂(金属锂)。随着全固态二次电池重复充电和放电，在阳极侧沉淀的锂可通过固体电解质的间隙(空隙空间)以分枝树状方式生长。以分枝树状方式生长的锂可称为锂晶枝，并且晶枝的生长可造成二次电池短路。锂晶枝的生长也可造成二次电池的容量减少。

技术实现思路

[0004]技术问题
[0005]根据本公开的方面，提供了使用锂作为阳极活性物质的全固态二次电池。
[0006]技术方案
[0007]根据方面的全固态二次电池可包括：阴极层，包括阴极活性物质；阳极层，包括阳极集流体和设置在阳极集流体上的阳极活性物质层并且包括阳极活性物质和非晶碳；以及固体电解质层，设置在阴极活性物质层和阳极活性物质层之间，其中阳极活性物质与非晶碳的重量比为1:3至1:1，以面板形状提供阳极层，并且阳极层具有0.5mΩcm或更小的薄层电阻。
[0008]基于阳极活性物质层的总重，含有的阳极活性物质的比例可为1重量百分数(wt％)至50wt％。<br/>[0009]阳极活性物质可包括金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)、硅(Si)、银(Ag)、铝(Al)、铋(Bi)、锡(Sn)、钛(Ti)和锌(Zn)中的中的至少一种。
[0010]非晶碳可包括炭黑(CB)、乙炔黑(AB)、炉法炭黑(FB)、科琴黑(KB)和石墨烯中的至少一种。
[0011]阳极活性物质层可进一步包括粘结剂。
[0012]基于阳极活性物质的总重，含有的粘结剂的量可为0.3wt％至15wt％。
[0013]阳极活性物质层可具有范围为1微米(μm)至20μm的厚度。
[0014]全固态二次电池可进一步包括金属层，设置在阳极集流体和阳极活性物质层之间，其中金属层包括锂和锂合金中的至少一种。
[0015]在全固态二次电池充电之前，金属层可设置在阳极集流体和阳极活性物质层之间。
[0016]金属层可具有范围为1μm至200μm的厚度。
[0017]全固态二次电池可包括薄膜，其包括能够与阳极集流体上的锂形成合金的元素，其中
[0018]薄膜设置在阳极集流体和阳极活性物质层之间。
[0019]薄膜可具有范围为1nm至500nm的厚度。
[0020]在全固态二次电池的初始状态或放电之后，阳极集流体、阳极活性物质层以及阳极集流体和阳极活性物质层之间的区可为不含锂(Li)的区。
[0021]全固态二次电池可为锂电池。
[0022]有益效果
[0023]另外，根据公开的实施方式，可提供包括阳极活性物质层的全固态二次电池，该阳极活性物质层包括以适当的重量比混合的阳极活性物质和非晶碳的混合物。
[0024]另外，根据公开的实施方式，可提供在阳极活性物质层和阳极集流体之间具有增强的结合力的全固态二次电池。
[0025]另外，根据公开的实施方式，可提供具有增加的放电容量的全固态二次电池。
附图说明
[0026]图1为阐释根据实施方式的全固态二次电池的示意性结构的横截面图；
[0027]图2为在阳极活性物质层过充电后全固态二次电池的横截面的扫描电子显微镜(SEM)图像；
[0028]图3为阐释测量阳极层的薄层电阻的示例的示意图；
[0029]图4为阐释根据实施方式的全固态二次电池的改进示例的横截面图；
[0030]图5为阐释根据另一实施方式的全固态二次电池的示意性结构的横截面图；
[0031]图6A为示出根据实施例1和2以及比较例1和2的全固态二次电池中的每一个的第一次循环的充电和放电特点的曲线图；并且
[0032]图6B为示出根据实施例1和2以及比较例1和2的全固态二次电池中的每一个的第二次循环的放电特点的曲线图。
具体实施方式
[0033]现将详细地参考其示例阐释在所附附图中的实施方式，其中相同的附图标记通篇指相同的元件。就此而言，本实施方式可具有不同的形式，并且不应解释为限于在本文中陈述的描述。相应地，下面只是通过参考图来描述实施方式，以解释各方面。如在本文中使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关列举项目的任何和所有组合。表述比如“中的至少一个”，当在元件的列表之前/之后时，修饰元件的整个列表，并且不修饰列表的单个元件。
[0034]下文，将参考所附附图更充分地描述根据一个或多个实施方式的全固态二次电池。为了解释的清楚和方便，可放大在所附附图中示出的层或区的宽度和厚度。遍及详细描述，相同的附图标记表示相同的元件。
[0035]图1为阐释根据实施方式的全固态二次电池的示意性结构的横截面图。图2为在阳极活性物质层过充电后全固态二次电池的横截面的扫描电子显微镜(SEM)图像。图3为阐释测量阳极层的薄层电阻的示例的示意图。图4为阐释根据实施方式的全固态二次电池的改
进示例的横截面图。
[0036]参考图1，根据实施方式的全固态二次电池10可包括阴极10、阳极20和固体电解质层30。根据实施方式的阴极层100可包括阴极集流体101和阴极活性物质层102。
[0037]阴极集流体101可提供为面板形状或薄膜形状。另外，阴极集流体101可包括，例如，铟(In)、铜(Cu)、镁(Mg)、不锈钢、钛(Ti)、铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)、锌(Zn)、铝(Al)、锗(Ge)、锂(Li)或其合金。根据实施方式，根据需要可省略阴极集流体101。
[0038]阴极活性物质层102可包括阴极活性物质和固体电解质材料。阴极活性物质层102中包括的固体电解质材料可基本上与固体电解质层300中包括的固体电解质材料(这将在后面描述)相同。为了清楚起见，将基于固体电解质层300详细地描述与固体电解质材料相关的事项。
[0039]阴极活性物质层102中包括的阴极活性物质能够可逆地嵌入和脱嵌锂离子。例如，阴极活性物质可包括锂盐比如锂钴氧化物(下文，称为“LCO”)、锂镍氧化物、锂镍钴氧化物、锂镍钴铝氧化物(下文，称为“NCA”)、锂镍钴锰氧化物(下文，称为“NCM”)、锰酸锂或磷酸铁锂、硫化镍、硫化铜、硫化锂、氧化铁和氧化钒中的至少一种。
[0040]另外，在上述锂盐中，阴极活性物质可包括具有层状岩盐结构的过渡金属氧化物的锂盐。这里，术语“层状岩盐结构”指其中氧原子层和金属原子层在立方岩盐结构的&lt;111&gt;方向上规则地交替布置的结构，并且结果，每个原子层形成二维平面。另外，如在本文本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种全固态二次电池，包括：阴极层，包括阴极活性物质；阳极层，包括阳极集流体和设置在所述阳极集流体上的阳极活性物质层并且包括阳极活性物质和非晶碳；以及固体电解质层，设置在所述阴极活性物质层和所述阳极活性物质层之间，其中所述阳极活性物质与所述非晶碳的重量比为1:3至1:1，并且所述阳极层具有0.5mΩcm或更小的薄层电阻。2.根据权利要求1所述的全固态二次电池，其中基于所述阳极活性物质层的总重，含有的所述阳极活性物质的比例为1重量百分数(wt％)至50wt％。3.根据权利要求1所述的全固态二次电池，其中所述阳极活性物质包括金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)、硅(Si)、银(Ag)、铝(Al)、铋(Bi)、锡(Sn)、钛(Ti)和锌(Zn)中的至少一种。4.根据权利要求1所述的全固态二次电池，其中所述非晶碳包括炭黑(CB)、乙炔黑(AB)、炉法炭黑(FB)、科琴黑(KB)和石墨烯中的至少一种。5.根据权利要求1所述的全固态二次电池，其中所述阳极活性物质层进一步包括粘结剂。6.根据权利要求5所述的全固态二次电池，其中基于所述阳极活性物质的总重，含有的所述粘结剂的量为0.3wt％至15...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉本敏规，柳新春，丘俊焕，金荣一，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：