二次电池及其制备方法技术

二次电池包括：包括正极活性材料层的正极层；包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的金属层的负极层；设置在所述正极层和所述负极层之间的固体电解质层；以及设置在所述固体电解质层和所述负极层之间的石墨中间层，其中所述中间层包括如下石墨材料：其具有当由(110)衍射峰测量时约1000埃

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】二次电池及其制备方法


[0001]本公开内容涉及二次电池以及制备所述二次电池的方法。

技术介绍

[0002]近来，使用固体电解质作为电解质的全固体二次电池已经引起关注。已经建议使用锂作为负极活性材料来提高全固体二次电池的能量密度。例如，已知锂的比容量(每单位重量的容量)为通常用作负极活性材料的石墨的比容量的约10倍。因此，当使用锂作为负极活性材料时，全固体二次电池可作为薄膜制备，并且电池的输出可提高。不过，对于改进的电池材料仍然存在需要。

技术实现思路

[0003]技术问题
[0004]提供呈现优异的性能的二次电池，其可防止可由于在全固体二次电池的充电过程期间在负极层中析出(沉积)的锂(锂金属)而发生的短路。
[0005]提供具有优异的充电/放电特性的二次电池。
[0006]提供与可市售二次电池相比更容易制造并且具有降低的制造成本的二次电池。
[0007]问题的解决方案
[0008]另外的方面将部分地在随后的描述中阐明，并且部分地将从所述描述明晰。
[0009]根据一个方面，二次电池包括：包括正极活性材料层的正极层；包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的金属层的负极层；设置在所述正极层和所述负极层之间的固体电解质层；以及设置在所述固体电解质层和所述负极层之间的石墨中间层，其中所述石墨中间层包括如下石墨材料：其具有当通过X
‑
射线衍射分析时由(110)衍射峰测量的约1000埃
‑
约1500埃的微晶尺寸，并且具有当通过X
‑
射线衍射分析时由(002)衍射峰测量的在c轴方向上约500埃
‑
约800埃的六方晶面间距，所述石墨材料的纵横比在约0.44
‑
约0.55的范围内。
[0010]所述金属层可包括锂或锂合金的至少一种。
[0011]所述锂合金可包括如下的至少一种：Li
‑
Al合金、Li
‑
Sn合金、Li
‑
In合金、Li
‑
Ag合金、Li
‑
Au合金、Li
‑
Zn合金、Li
‑
Ge合金、或Li
‑
Si合金。
[0012]所述正极活性材料层可包括如下的至少一种：锂钴氧化物(LCO)、锂镍氧化物、锂镍钴氧化物、锂镍钴铝氧化物(NCA)、锂镍钴锰氧化物(NCM)、锰酸锂、或磷酸铁锂。
[0013]所述固体电解质层可包括如下的至少一种：Li
3+x
La3M2O
12
，其中0≤x≤10；Li3PO4；Li
x
Ti
y
(PO4)3，其中0<x<2和0<y<3；Li
x
Al
y
Ti
z
(PO4)3，其中0<x<2，0<y<1，和0<z<3；Li
1+x+y
(Al
a
Ga1‑
a
)
x
(Ti
b
Ge1‑
b
)2‑
x
Si
y
P3‑
y
O
12
，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤a≤1，0≤b≤1；Li
x
La
y
TiO3，其中0<x<2和0<y<3；Li
x
M
y
P
z
S
w
，其中M为Ge、Si、或Sn的至少一种，并且0<x<4，0<y<1，0<z<1，和0<w<5；Li
x
N
y
，其中0<x<4和0<y<2；Li
x
PO
y
N
z
，其中0<x<4，0<y<5，和0<z<4；Li
x
Si
y
S
z
，其中0<x<3，0<y<2，和0<z<4；Li
x
P
y
S
z
，其中0<x<3，0<y<3，和0<z<7；Li2O；LiF；LiOH；Li2CO3；LiAlO2；Li2O
‑
Al2O3‑
SiO2‑
P2O5‑
TiO2‑
GeO2；或Li
x
La
y
M
z
O
12
，其中M为Te、Nb、或Zr的至少一种，并且1<x<5，0<y<4，和0<z<4。
[0014]所述固体电解质层的厚度可在约10μm
‑
约250μm的范围内。
[0015]所述石墨中间层可包括粘结剂。
[0016]所述粘结剂可包括如下的至少一种：聚偏氟乙烯(PVDF)、聚乙烯醇(PVA)、或聚乙烯醇
‑
聚丙烯酸(PVA
‑
PAA)共聚物、羧甲基纤维素(CMC)、苯乙烯
‑
丁二烯橡胶(SBR)，并且基于所述石墨中间层的总重量，所述粘结剂的量可在约1重量百分比(重量％)
‑
约10重量％的范围内。
[0017]所述石墨中间层可进一步包括如下的至少一种：铁(Fe)、锆(Zr)、金(Au)、铂(Pt)、钯(Pd)、硅(Si)、银(Ag)、铝(Al)、铋(Bi)、锡(Sn)、或锌(Zn)。
[0018]所述二次电池可为锂电池。
[0019]所述正极层可进一步包括设置在所述正极活性材料层的表面上的正极集流体。
[0020]根据另一方面，制备所述二次电池的方法可包括：提供固体电解质层；机械研磨所述固体电解质层的表面以提供经研磨的表面；使所述固体电解质层与氧化性气体接触以提供经氧化的固体电解质层；将所述固体电解质层在空气中干燥以提供经干燥的固体电解质层；在所述经研磨的表面上涂覆石墨中间层以提供经涂覆的固体电解质层；将包括金属层和负极集流体的堆叠体设置在所述经涂覆的固体电解质层上以提供负极层；和将包括正极活性材料层的正极层设置在所述固体电解质层的与所述负极层相本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.二次电池，包括：包括正极活性材料层的正极层；包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的金属层的负极层；设置在所述正极层和所述负极层之间的固体电解质层；以及设置在所述固体电解质层和所述负极层之间的石墨中间层，其中所述石墨中间层包括石墨材料，并且所述石墨材料的微晶具有当通过X
‑
射线衍射分析时由(110)衍射峰测量的约1000埃
‑
约1500埃的微晶尺寸，并且具有当通过X
‑
射线衍射分析时由(002)衍射峰测量的在c轴方向上约500埃
‑
约800埃的六方晶面间距，并且具有在约0.44
‑
约0.55的范围内的纵横比。2.如权利要求1所述的二次电池，其中所述金属层包括锂或锂合金的至少一种。3.如权利要求1所述的二次电池，其中所述石墨中间层进一步包括如下的至少一种：铁、锆、金、铂、钯、硅、银、铝、铋、锡、或锌。4.如权利要求1所述的二次电池，其中所述正极活性材料层包括如下的至少一种：锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂镍钴氧化物、锂镍钴铝氧化物、锂镍钴锰氧化物、锰酸锂、或磷酸铁锂。5.如权利要求1所述的二次电池，其中所述正极活性材料层包括如下的至少一种：LiNi
x
Co
y
Al
z
O2或LiNi
x
Co
y
Mn
z
O2，其中0<x<1，0<y<1，0<z<1，和x+y+z＝1。6.如权利要求1所述的二次电池，其中所述固体电解质层包括如下的至少一种：Li
3+x
La3M2O
12
，其中0≤x≤10；Li3PO4；Li
x
Ti
y
(PO4)3，其中0<x<2和0<y<3；Li
x
Al
y
Ti
z
(PO4)3，其中0<x<2，0<y<1，和0<z<3；Li
1+x+y
(Al
a
Ga1‑
a
)
x
(Ti
b
Ge1‑
b
)2‑
x
Si
y
P3‑
y
O
12
，其中0≤x≤1，0≤y≤1，0≤a≤1，和0≤b≤1；Li
x
La
y
TiO3，其中0<x<2和0<y<3；Li
x
M
y
P
z
S
w
，其中M为Ge、Si、或Sn的至少一种，并且0<x<4，0<y<1，0<z<1，和0<w<5；Li
x
N
y
，其中0<x<4和0<y<2；Li
x
PO
y
N
z
，其中0<x<4，0<y<5，和0<z<4；Li
x
Si
y
S
z
，其中0<x<3，0<y<2，和0<z<4；Li
x
P
y
S
z
，其中0<x<3，0<y<3，和0<z<7；Li2O；LiF；LiOH；Li2CO3；LiAlO2；Li2O
‑
Al2O3‑
SiO2‑
P2O5‑
TiO2‑
GeO2；或Li
x
La
y
M
z
O
12
，其中M为Te、Nb、或Zr的至少一种，并且1<x<5，0<y<4，和0<z<4。7.如权利要求1所述的二次电池，其中所述固体电解质层的厚度在约10微米
‑
约250微米的范围内。8.如权利要求1所述的二次电池，其中所述石墨中间层进一步包括粘结剂。9.如权利要求9所述的二次电池，其中所述粘结剂包括如下的至少一种：聚偏氟乙烯、聚乙烯醇、或聚乙烯醇
‑
聚丙烯酸共聚物、羧甲基纤维素、苯乙烯
‑
丁二烯橡胶，并且基于所述石墨中间层的总重量，所述粘结剂的量在约1重量％
‑
约10重量％的范围内。10.如权利要求1所述的二次电池，其中所述锂合金包括如下的至少一种：Li
‑
Al合金、Li
‑
Sn合金、Li
‑
In合金、Li
‑
Ag合金、Li
‑
Au合金、Li...

【专利技术属性】
技术研发人员：V罗威，金敬焕，金世元，金柱植，M巴丁，李明镇，蒋在明，Z宋，
申请(专利权)人：康宁公司，
类型：发明
国别省市：