一种固体电池集流体及制造方法、固体电池及制造方法技术

本发明专利技术提供了一种固体电池集流体及制造方法、固体电池及制造方法，涉及固体电池技术领域，其中，固体电池集流体包括混合粉末层及电极活性物质层，所述混合粉末层包括金属粒子和粘结剂粒子，所述金属粒子在所述混合粉末层中相互桥接形成连续金属粒子层，所述混合粉末层通过干法一次成型连结在所述电极活性物质层上，所述电极活性物质层为正极活性物质层或负极活性物质层。本技术方案解决了现有技术中固体电池界面处理方式复杂且集流体层间易发生短路的技术问题。生短路的技术问题。生短路的技术问题。

【技术实现步骤摘要】
一种固体电池集流体及制造方法、固体电池及制造方法


[0001]本专利技术涉及固体电池
，尤其是涉及一种固体电池集流体及制造方法、固体电池及制造方法。

技术介绍

[0002]固体电池是一种基于固态电解质且正负极均为固体材料的二次电池。固体电解质起到传导离子，隔绝电子的作用，充电时，离子从正极材料晶格中脱出迁移至负极，电子经外电路向负极传输，在负极处与离子结合成原子，或嵌入负极材料中。固体电解质用于构建离子传导通路，且防止电极之间直接接触而引发短路。现有固体电池制备技术与液态电解质或半固态电解质锂电池制备技术相似，通过在铜箔或铝箔集流体表面通过粘合剂层粘接正负极活性物质后，与固体电解质叠压组成。该方法可较容易批量制备规则形状固体锂电，如柱状卷绕电池，方形卷绕电池，方形层叠电池。
[0003]固体电池正极由正极活性材料和正极集流体复合而成，负极由负极活性材料和负极集流体复合而成，集流体的功能主要是将电池活性物质产生的电流聚集输出或将电流输入给活性物质。正负极集流体应与正负极活性材料具有充分的接触形成良好的界面性能，并具有良好的导电性能。正负极材料与集流体间的导电能力与结合能力影响固体电池的性能和使用寿命。
[0004]在实现本专利技术的技术方案的过程中，发现现有技术中存在如下缺陷：
[0005]1.使用铜箔或铝箔作为集流体时，需对其表面进行特殊处理以达到一定的粗糙度，避免铜箔或铝箔光滑的表面不利于粘合剂粘接正负极活性物质。如常用的负极铜箔有单面毛、双面毛、表面粗化等形式以提高负极活性物质与负极集流体的结合性能。
[0006]2.铜箔或铝箔为连续的厚度均一金属薄膜，当电池遭遇刺穿，撞击，挤压时，铜箔或铝箔局部破损产生的尖锐边缘较易穿透电解质层，进而导致活性材料层间，集流体层间或活性材料层与集流体层间发生短路，形成较大的短路电流引起局部温度迅速升高甚至引发热失控。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于提供一种固体电池集流体及制造方法、固体电池及制造方法，以解决现有技术中固体电池界面处理方式复杂且集流体层间易发生短路的技术问题
。
本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
[0008]为实现上述目的，一方面，本专利技术提供了一种固体电池集流体，包括混合粉末层及电极活性物质层，所述混合粉末层包括金属粒子和粘结剂粒子，所述金属粒子在所述混合粉末层中相互桥接形成连续金属粒子层，所述混合粉末层通过干法一次成型连结在所述电极活性物质层上，所述电极活性物质层为正极活性物质层或负极活性物质层。
[0009]另一方面，本专利技术提供了一种固体电池集流体的制造方法，用于制造如上所述的固体电池集流体，包括以下步骤：
[0010]将金属粒子和粘结剂粒子在干粉状态下混合形成混合粉末；
[0011]将所述混合粉末采用涂敷、喷涂或者刮涂的方式在电极活性物质层上形成混合粉末层；
[0012]在所述混合粉末层及所述电极活性物质层之间施加特定压力及特定电流，经特定时长处理后获得所述固体电池集流体。
[0013]又一方面，本专利技术提供了一种固体电池，包括如上所述的固体电池集流体，所述固体电池集流体包括正极集流体Ⅰ及负极集流体Ⅰ，所述固体电池还包括固体电解质层Ⅰ，所述正极集流体Ⅰ、固体电解质层及负极集流体Ⅰ依次设置。
[0014]再一方面，本专利技术提供了一种固体电池的制造方法，用于制造如上所述的固体电池，包括以下步骤：
[0015]将金属粒子和粘结剂粒子在干粉状态下混合形成混合粉末；
[0016]将所述混合粉末采用涂敷、喷涂或者刮涂的方式在负极活性物质层Ⅰ上形成混合粉末层Ⅰ；
[0017]在所述混合粉末层Ⅰ及所述负极活性物质层Ⅰ之间施加特定时长的特定压力及特定电流，形成负极集流体Ⅰ；
[0018]在所述负极活性物质层Ⅰ一侧依次叠加固体电解质层Ⅰ、正极活性物质层Ⅰ，然后采用涂敷、喷涂或者刮涂的方式在该正极活性物质层Ⅰ上形成混合粉末层Ⅱ；
[0019]在所述混合粉末层Ⅱ上施加特定时长的特定压力及特定电流，形成带正极集流体Ⅰ及负极集流体Ⅰ的固体电池。
[0020]本专利技术的技术方案可以包括以下有益效果：
[0021]本专利技术提供的一种固体电池集流体及制造方法、固体电池及制造方法，本专利技术的电池集流体通过将混合粉末干法一次成型连结在电极活性物质层上，避免了对于集流体界面表面粗糙度的复杂处理，且使金属粒子在混合粒子层中形成金属粒子间桥接的连续金属粒子层，粒子桥接位置强度低于金属粒子强度，一旦电池遭遇刺穿，撞击，挤压时，强度较低的金属粒子桥接位置会首先发生断裂，避免形成可刺穿电解质层的尖锐结构，进而防止发生层间短路或热失控。可见，本技术方案解决了现有技术中固体电池界面处理方式复杂且集流体层间易发生短路的技术问题。
附图说明
[0022]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，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一种固体电池集流体的结构示意图；
[0024]图2是本专利技术实施例一种固体电池集流体制作过程中的结构示意图；
[0025]图3是本专利技术实施例一种固体电池的结构示意图。
[0026]图中：1、负极集流体Ⅰ；11、混合粉末层Ⅰ；111、金属粒子；112、粘结剂粒子；12、负极活性物质层Ⅰ；2、固体电解质层Ⅰ；3、正极集流体Ⅰ；31、正极活性物质层Ⅰ；32、混合粉末层Ⅱ；4、正极活性物质层Ⅱ；5、固体电解质层Ⅱ；6、负极集流体Ⅱ；61、负极活性物质层Ⅱ；62、混
合粉末层Ⅲ；7、负极活性物质层Ⅲ；8、固体电解质层Ⅲ；9、正极集流体Ⅱ；91、正极活性物质层Ⅲ；92、混合粉末层Ⅳ。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本专利技术所保护的范围。
[0028]图1是本专利技术实施例一种固体电池集流体的结构示意图，如图1所示：
[0029]本专利技术提供了一种固体电池集流体，包括混合粉末层11及电极活性物质层12，所述混合粉末层11包括金属粒子111和粘结剂粒子112，所述金属粒子111在所述混合粉末层11中相互桥接形成连续金属粒子层，所述混合粉末层11通过干法一次成型连结在所述电极活性物质层12上，所述电极活性物质层12为正极活性物质层或负极活性物质层。
[0030]具体地电池集流体通过将混合粉末干法一次成型连结在电极活性物质层上，避免了对于集流体界面表面粗糙度的复杂处理，且使金属粒子在混合粒子层中形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固体电池集流体，其特征在于，包括混合粉末层及电极活性物质层，所述混合粉末层包括金属粒子和粘结剂粒子，所述金属粒子在所述混合粉末层中相互桥接形成连续金属粒子层，所述混合粉末层通过干法一次成型连结在所述电极活性物质层上，所述电极活性物质层为正极活性物质层或负极活性物质层。2.如权利要求1所述的固体电池集流体，其特征在于，所述金属粒子为铜、铝、镍及不锈钢粒子中的一种粒子或多种粒子的混合。3.如权利要求2所述的固体电池集流体，其特征在于，所述粘结剂粒子为憎水性粘合剂粒子和/或亲水性粘合剂粒子。4.如权利要求3所述的固体电池集流体，其特征在于，所述金属粒子与所述粘结剂粒子的质量比为15wt.％～90wt.％。5.一种固体电池集流体的制造方法，其特征在于，用于制造如权利要求1
‑
4任一所述的固体电池集流体，包括以下步骤：将金属粒子和粘结剂粒子在干粉状态下混合形成混合粉末；将所述混合粉末采用涂敷、喷涂或者刮涂的方式在电极活性物质层上形成混合粉末层；在所述混合粉末层及所述电极活性物质层之间施加特定压力及特定电流，经特定时长处理后获得所述固体电池集流体。6.如权利要求5所述的固体电池集流体的制造方法，其特征在于，所述特定压力为0.1MPa～50Mpa，所述特定电流为0.5A～150A，所述特定时长为0.1s～30s。7.一种固体电池，其特征在于，包括如权利要求1
‑
4任一所述的固体电池集流体，所述固体电池集流体包括正极集流体Ⅰ及负极集流体Ⅰ，所述固体电池还包括固体电解质层Ⅰ，所述正极集流体Ⅰ、固体电解质层及负极...

【专利技术属性】
技术研发人员：强琳辉，张展文，
申请(专利权)人：河北远拓嘉诚新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：