锂电池电芯及其制备方法以及固态锂电池技术

本发明专利技术公开了一种锂电池电芯及其制备方法以及固态锂电池，电芯包括依次层叠的正极材料层、固态电解质层以及负极材料层，制备方法包括以下步骤：提供正极材料、固态电解质以及负极材料，负极材料的熔点以及正极材料的熔点各自独立地大于或等于固态电解质的熔点；叠置负极材料、固态电解质以及正极材料，形成负极材料层、固态电解质层以及正极材料层，制备预制锂电池电芯并将其置于180℃～200℃的温度下进行预热处理以及热压处理。通过选用聚合物固态电解质以及限定其与电极材料间的熔点关系，通过热压处理不仅实现对电芯厚度的控制，还让固态电解质与电极之间进行充分接触，降低电芯界面的接触电阻，有效提高固态锂电池的电学性能。学性能。学性能。

【技术实现步骤摘要】
锂电池电芯及其制备方法以及固态锂电池


[0001]本专利技术涉及锂电池领域，特别是涉及一种锂电池电芯及其制备方法以及固态锂电池。

技术介绍

[0002]由于锂电池具有体积小、能量密度高、输出功率高等优点，储存装置在交通、电网存储和住宅电力存储应用中的市场需求不断增加。在实际使用中不再是单个的非常小的锂电池的单体，而是大量单体电池甚至密集的储能组件组成的大型储能系统，与人类生活环境密切接触。这种规模的增加对储能组件和设备以及系统规模的安全性提出了更严格的要求。而目前储能装置中锂电池电解液主要是以液态的有机体系为主，近年来，由于电解液泄露燃烧引起的安全事故屡见不鲜，安全性问题限制了其在储能领域的大规模应用。
[0003]全固态锂电池采用全固态电解质取代传统电池中的隔膜和电解液进行锂离子的传输，相对电解液来说更安全。但是固态电解质与电极材料接触的界面仍存在较高的界面电阻，影响锂电池的电学性能。传统固态电解质会选择聚合物电解质代替氧化物电解质以及硫化物固态电解质来减少界面电阻，但是最终效果仍不理想。

技术实现思路

[0004]基于此，为了进一步降低固体电解质与电极材料之间的界面电阻，有必要提供一种锂电池电芯及其制备方法以及固态锂电池。
[0005]本专利技术提供一种锂电池电芯的制备方法，所述锂电池电芯包括依次层叠的正极材料层、固态电解质层以及负极材料层，所述制备方法包括以下步骤：
[0006]提供所述正极材料、所述固态电解质以及所述负极材料，其中所述固态电解质的组成以重量百分数计包括：50％～55％的聚氧化乙烯、23％～30％的聚偏二氟乙烯、10％～15％的双氟磺酰亚胺锂以及5％～10％的氧化镁，所述负极材料的熔点以及所述正极材料的熔点各自独立地大于或等于所述固态电解质的熔点；
[0007]叠置所述负极材料、所述固态电解质以及所述正极材料，形成负极材料层、固态电解质层以及正极材料层，制备预制锂电池电芯；
[0008]将所述预制锂电池电芯置于180℃～200℃的温度下进行预热处理以及热压处理。
[0009]在其中一个实施例中，所述正极电极材料选自钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂以及磷酸铁锂中的一种或多种。
[0010]在其中一个实施例中，所述负极电极材料选自金属锂、锂合金、石墨以及硅碳材料中的一种或多种。
[0011]在其中一个实施例中，所述热压处理的条件具备如下至少一个特征：
[0012](1)所述热压处理的热压压力为0.2MPa～0.35MPa；
[0013](2)所述热压处理的处理时间为1s～3s。
[0014]在其中一个实施例中，所述预热处理的时间为0.5h～2h。。
[0015]在其中一个实施例中，所述锂电池电芯还包括正极集流体层以及负极集流体层，所述正极集流体层与所述正极材料层远离所述固态电解质层的一侧接触，所述负极集流体层与所述负极材料层远离所述固态电解质层的一侧接触。
[0016]在其中一个实施例中，所述正极集流体材料选自金属铝、金属镍以及不锈钢中的一种或多种。
[0017]在其中一个实施例中，所述负极集流体材料选自金属铜、金属镍以及不锈钢中的一种或多种。
[0018]进一步地，本专利技术还提供一种锂电池电芯，按照上述的制备方法制得的。
[0019]本专利技术还更进一步地提供一种固态锂电池，包括壳体和设置于所述壳体内的电芯，所述电芯为上述的锂电池电芯。
[0020]上述锂电池电芯通过选用聚合物固态电解质以及限定其与电极材料间的熔点关系，通过热压处理不仅实现对锂电池电芯的厚度控制，还让固态电解质与电极之间进行充分接触，降低锂电池电芯中电解质与电极间界面的接触电阻，有效提高锂电池的电学性能。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，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。
[0022]图1为锂电池电芯的剖面图；
[0023]图2为锂电池电芯的俯视图；
[0024]图3为锂电池电芯热压处理装置示意图；
[0025]附图标号说明如下：10：锂电池电芯，101：正极集流体层，102：正极材料层，103：固态电解质层，104：负极材料层，105：负极集流体层，201：正极极耳，202：负极极耳，301：烘箱，302：压台底座，303：电压内阻测试仪，304：压块，305：气缸，306：压力表，307：热电偶。
具体实施方式
[0026]本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本专利技术的公开内容理解的更加透彻全面。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本专利技术。此外，本专利技术可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。
[0027]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在专利技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。在本专利技术的描述中，“若干”的含义是至少一个，例如一个，两个等，除非另有明确具体的限定。
[0028]除非另外指明，所有百分比、分数和比率都是按本专利技术组合物的总质量计算的。除非另外指明，有关所列成分的所有质量均给予活性物质的含量，因此它们不包括在可商购
获得的材料中可能包含的溶剂或副产物。本文术语“质量百分比含量”可用符号“％”表示。
[0029]本文中“包括”、“包含”、“含”、“含有”、“具有”或其它变体意在涵盖非封闭式包括，这些术语之间不作区分。术语“包含”是指可加入不影响最终结果的其它步骤和成分。术语“包含”还包括术语“由
…
组成”和“基本上由
…
组成”。本专利技术的组合物和方法/工艺包含、由其组成和基本上由本文描述的必要元素和限制项以及本文描述的任一的附加的或任选的成分、组份、步骤或限制项组成。本文中术语“效能”、“性能”、“效果”、“功效”之间不作区分。
[0030]本专利技术中的词语“优选地”、“更优选地”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本专利技术实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。此外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本专利技术的范围之外。本专利技术中，一个方案中出现两个或更多个“优选”时，任意的两个“优选”可以是彼此独立的。
[0031]当本文中公开一个数值范围时，上述范围视为连续，且包括该范围的最小值及最大值，以及这种最小值与最大值之间的每一个值。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种锂电池电芯的制备方法，其特征在于，所述锂电池电芯包括依次层叠的正极材料层、固态电解质层以及负极材料层，所述制备方法包括以下步骤：提供正极材料、固态电解质以及负极材料，其中所述固态电解质的组成以重量百分数计包括：50％～55％的聚氧化乙烯、23％～30％的聚偏二氟乙烯、10％～15％的双氟磺酰亚胺锂以及5％～10％的氧化镁，所述负极材料的熔点以及所述正极材料的熔点各自独立地大于或等于所述固态电解质的熔点；叠置所述负极材料、所述固态电解质以及所述正极材料，形成所述负极材料层、固态电解质层以及正极材料层，制备预制锂电池电芯；将所述预制锂电池电芯置于180℃～200℃的温度下进行预热处理以及热压处理。2.如权利要求1所述的锂电池电芯的制备方法，其特征在于，所述正极电极材料选自钴酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、锰酸锂以及磷酸铁锂中的一种或多种。3.如权利要求1所述的锂电池电芯的制备方法，其特征在于，所述负极电极材料选自金属锂、锂合金、石墨以及硅碳材料中的一种或多种。4.如权利要求1所述的锂电池电芯的制备方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹志锋，唐赞谦，
申请(专利权)人：深圳市合壹新能技术有限公司，
类型：发明
国别省市：