用于固态电池的复合式正极制造技术

本发明专利技术提出一种用于固态电池的复合式正极，包含复合层以及固态电解质层。复合层包含正极片、介相层以及离子导体。介相层设置于正极片之上。离子导体设置于正极片与介相层之间，或分散于正极片与介相层之中。固态电解质层设置于复合层之上，大幅降低了介面阻抗，并改善活性物质的锂离子传导能力。改善活性物质的锂离子传导能力。改善活性物质的锂离子传导能力。

【技术实现步骤摘要】
用于固态电池的复合式正极


[0001]本专利技术为关于一种用于固态电池的复合式正极，特别是关于一种能提升离子传导度以及改善介面阻抗的用于固态电池的复合式正极。

技术介绍

[0002]固态电池在近年来的发展愈来愈进步，且固态电池可能会是未来电动汽车的理想电池，主要因素在于固态电池相较于普遍使用的锂离子电池能够拥有更高的能量密度。
[0003]固态电池和锂离子电池最大的不同之处，在于固态电池使用了固体电解质。固态电池因为不含电解液，安全性较高。
[0004]然而，现今的固态电池通常会因为其中结构都是固态，固
‑
固介面容易发生接触不良，或是介面电阻过高的问题。这导致了固态电池量产难度提高，无法如同锂离子电池一样迅速产业化。目前用来改善固态电池中接触不良或介面电阻过高的方式，通常是借由加压使固态电解质与正极材料等更密合或是修改固态电解质的配方，减少短路发生的机会。但这样的方式能够改善的程度实在有限，因此亟需一种能够从根本上改善固态电池中接触不良或是介面电阻过高的产品。

技术实现思路

[0005]本专利技术提出一种用于固态电池的复合式正极，包含复合层以及固态电解质层。复合层包含正极片、介相层以及离子导体。介相层设置于正极片之上。离子导体设置于正极片与介相层之间，或分散于正极片与介相层之中。固态电解质层设置于复合层的介相层之上。
[0006]在一些实施方式中，介相层包含塑化高分子、沾粘性高分子以及锂盐。
[0007]在一些实施方式中，塑化高分子包含聚甲基丙烯酸甲酯(poly(methyl methacrylate)，PMMA)、聚丙烯酸甲酯(polymethylacrylate，PMA)、聚丙烯酸(poly(acrylic acid)，PAA)或其组合。
[0008]在一些实施方式中，沾粘性高分子包含聚偏二氟乙烯(polyvinylidene difluoride，PVDF)、聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯共聚物(poly(vinylidene fluoride)
‑
co
‑
hexafluoropropylene，PVDF
‑
HFP)、聚乙烯醇(polyvinyl acetate，PVA)、聚乳酸(polylactic acid，PLA)、聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)或其组合。
[0009]在一些实施方式中，锂盐包含氟化锂(LiF)、双氟磺酼亚胺锂(LiO4NS2F2，简称LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiN(CF3SO2)2，简称LiTFSI)、双(全氟乙基磺酰亚胺)锂(Li(C2F5SO2)2N，简称LiBETI)、二草酸硼酸锂(LiB(C2O4)2)，简称LiBOB)或其组合。
[0010]在一些实施方式中，离子导体包括离子液体，且其包含1
‑
乙基
‑
2,3
‑
三亚甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺(1
‑
ethyl
‑
2,3
‑
trimethyleneimidazolium bis(trifluoromethane sulfonyl)imide)、1
‑
丙基
‑3‑
甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺(1
‑
propyl
‑3‑
methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide)、N
‑
甲基
‑
N
‑
丙基哌啶鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺(N
‑
methyl
‑
N
‑
propylpiperidinium bis
(trifluoromethanesulfonyl)imide)、N
‑
丁基
‑
N
‑
甲基吡咯烷鎓双(三氟甲烷磺酰基)
‑
N
‑
氰基酰胺(N
‑
butyl
‑
N
‑
methyl pyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)
‑
N
‑
cyanoamide)、1,2
‑
二甲基
‑3‑
丙基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺(1,2
‑
dimethyl
‑3‑
propylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide)或其组合。
[0011]在一些实施方式中，固态电解质层包含塑化高分子、沾粘性高分子、锂盐以及固态电解质，且锂盐、沾粘性高分子、塑化高分子及固态电解质的重量比为16
‑
25：26
‑
34：5
‑
20：10
‑
40。
[0012]在一些实施方式中，固态电解质的材料包含Li7–
(3x
–
y
‑
3z)
Ga
x
Al
y
Fe
z
La3Zr2O
12
、Li7La3Zr
(2
‑
a
‑
b
‑
c
‑
d
‑
e)
Ta
a
Nb
b
Gd
c
Te
d
W
e
O
12
、Li7La
(3
‑
m
‑
n)
Ce
m
Sr
n
Zr2O
12
、Li
1.4
Al
0.4
Ti
1.6
(PO4)3或其组合，其中a、b、c、d及e各自独立为0.20～0.60，m及n各自独立为0.10～0.50，x、y及z各自独立为0.10～0.40。
[0013]在一些实施方式中，塑化高分子包含聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸甲酯、聚丙烯酸或其组合。
[0014]在一些实施方式中，沾粘性高分子包含聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯共聚物、聚乙烯醇、聚乳酸、聚乙二醇或其组合。
[0015]在一些实施方式中，锂盐包含氟化锂、双氟磺酼亚胺锂、双三氟甲烷磺酰亚胺锂、双(全氟乙基磺酰亚胺)锂、二草酸硼酸锂或其组合。
[0016]在一些实施方式中，正极片的厚度介于1微米至500微米之间。
[0017]在一些实施方式中，介相层的厚度介于0.1微米至1微米之间。
[0018]在一些实施方式中，固态电解质层的厚度介于1微米至50微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于固态电池的复合式正极，其特征在于，包含：复合层，包含：正极片；介相层，设置于该正极片之上；以及离子导体，设置于该正极片与该介相层之间，或分散于该正极片与该介相层之中；以及固态电解质层，设置于该复合层的该介相层之上。2.根据权利要求1所述的复合式正极，其中该介相层包含塑化高分子、沾粘性高分子以及锂盐。3.根据权利要求2所述的复合式正极，其中该塑化高分子包含聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯酸甲酯(PMA)、聚丙烯酸(PAA)或其组合。4.根据权利要求2所述的复合式正极，其中该沾粘性高分子包含聚偏二氟乙烯(PVDF)、聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯共聚物(PVDF
‑
HFP)、聚乙烯醇(PVA)、聚乳酸(PLA)、聚乙二醇(PEG)或其组合。5.根据权利要求2所述的复合式正极，其中该锂盐包含氟化锂(LiF)、双氟磺酼亚胺锂(LiFSI)、双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)、双(全氟乙基磺酰亚胺)锂(LiBETI)、二草酸硼酸锂(LiBOB)或其组合。6.根据权利要求1或2所述的复合式正极，其中该离子导体包括离子液体，且其材质包含1
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乙基
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2,3
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三亚甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺(1
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ethyl
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2,3
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trimethyleneimidazolium bis(trifluoromethane sulfonyl)imide)、1
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丙基
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甲基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺(1
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propyl
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methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide)、N
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甲基
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N
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丙基哌啶鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺(N
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methyl
‑
N
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propylpiperidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide)、N
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丁基
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N
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甲基吡咯烷鎓双(三氟甲烷磺酰基)
‑
N
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氰基酰胺(N
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butyl
‑
N
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methyl pyrrolidinium bis(trifluoromethanesulfonyl)
‑
N
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cyanoamide)、1,2
‑
二甲基
‑3‑
丙基咪唑鎓双(三氟甲烷磺酰基)酰亚胺(1,2
‑
dimethyl

【专利技术属性】
技术研发人员：赖鸿政，张志清，张曾隆，
申请(专利权)人：芯量科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：