半固态锂电池及包含其的终端制造技术

本申请提供了一种半固态锂电池，包括：电解液；设置在所述电解液中的隔膜；分别设置在所述隔膜两侧的正极极片和负极极片；所述正极极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体上的正极活性层；所述正极活性层中掺杂有0.1wt%~5wt%的氧化物电解质，所述氧化物电解质的D50为0.05μm~1.2μm；所述负极极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的负极活性层。本申请在正极活性层中掺杂氧化物电解质，能够降低电池的最低保液系数和高温循环1000cls的膨胀率，提高电池高温循环1000cls的容量保持率、

【技术实现步骤摘要】
半固态锂电池及包含其的终端


[0001]本申请涉及电池
，尤其涉及半固态锂电池及包含其的终端。

技术介绍

[0002]锂离子电池的阻抗由欧姆内阻、SEI膜界面阻抗、电荷转移阻抗、离子扩散内阻等构成，随着电池能量密度的提升，电池的界面阻抗逐渐增加，电池的低温性能、高温性能等随之下降，导致移动电子设备续航时间减短。

技术实现思路

[0003]本申请提供了一种半固态锂电池及包含其的终端，本申请提供的半固态锂电池具有良好的高温性能、低温性能和大倍率放电容量，能够延长移动电子设备等终端在高温或低温下的续航时间。
[0004]本申请提供了一种半固态锂电池，包括：电解液；设置在所述电解液中的隔膜；分别设置在所述隔膜两侧的正极极片和负极极片；所述正极极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体上的正极活性层；所述正极活性层中掺杂有0.1wt%~5wt%的氧化物电解质，所述氧化物电解质的D50为0.05μm~1.2μm；所述负极极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的负极活性层。
[0005]本申请将D50为0.05μm~1.2μm氧化物电解质以0.1wt%~5wt%的掺杂量添加到正极材料中形成正极活性层，能够降低电池的最低保液系数、将其由1.55g/Ah降至1.41g/Ah以下；降低高温循环1000cls的膨胀率，将其由15%降低至13.1%以下；提高电池高温循环1000cls的容量保持率，由58%提高至70%以上；提高
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20℃的容量保持率，由50%左右提高至55%以上；提高
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20℃拉载次数，由20次显著提升至50次以上；提高2C/0.2C倍率放电容量，但提高程度不明显；提高热箱温度，由126℃提高至130℃以上。而实验结果表明，氧化物电解质粒径过小或过大对上述性能均无明显改善作用，甚至有可能使上述性能，尤其是低温拉载次数变劣。
[0006]进一步的，本申请将D50为0.05μm~1.2μm氧化物电解质以0.1wt%~5wt%的掺杂量添加到负极材料中形成负极活性层，即正极活性层和负极活性层均掺杂氧化物电解质，能够进一步降低电池的最低保液系数，降低至1.35g/Ah以下；降低高温循环1000cls的膨胀率，降低至12.2%以下；提高电池高温循环1000cls的容量保持率，提高至70%以上；提高
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20℃的容量保持率，提高至60%以上；提高
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20℃拉载次数，提高至60次以上；提高2C/0.2C倍率放电容量，提高至94%以上；提高热箱温度至132℃以上。而氧化物电解质粒径过小或过大对上述性能的进一步改善无明显作用，反而会影响在正极活性层中掺杂氧化物电解质带来的性能上的改进。
[0007]进一步的，本申请在隔膜的至少一侧，优选两侧设置有包括氧化物电解质的涂层，能够进一步降低电池的最低保液系数、降低至1.30g/Ah以下；降低高温循环1000cls的膨胀率，降低至11.5%以下；提高电池高温循环1000cls的容量保持率，提高至77%以上；提高
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20℃的容量保持率，提高至65%以上；提高
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20℃拉载次数，提高至90次以上；提高2C/0.2C倍率放电容量，提高至95%以上；提高热箱温度至134℃以上。
[0008]更进一步的，本申请在正极集流体与正极活性层和/或负极集流体与负极活性层之间设置包括氧化物电解质的涂层，进一步提高电池的安全性能，尤其是针刺安全和挤压安全。
[0009]本申请通过在正极活性层、负极活性层中引入D50为0.05μm~1.2μm的氧化电解质，进一步的在隔膜和集流体上形成含有氧化电解质的涂层，降低了电极/电解液界面的离子传输阻抗，使得正负极具有离子传输更快的界面，同时提升了电极/电解液界面稳定性，进而显著提升了电池的低温性能、倍率放电性能、高温性能以及安全性。本申请提供的锂离子电池可用于消费类产品，例如终端，包括手机、手表、平板等设备；也可以用于动力产品，例如汽车等，可以显著提高产品在低温和高温下的使用性能，延长其续航能力。
[0010]应当理解的是，本申请中对技术特征、技术方案、有益效果或类似语言的描述并不是暗示在任意的单个实施例中可以实现所有的特点和优点。相反，可以理解的是对于特征或有益效果的描述意味着在至少一个实施例中包括特定的技术特征、技术方案或有益效果。因此，本说明书中对于技术特征、技术方案或有益效果的描述并不一定是指相同的实施例。进而，还可以任何适当的方式组合本实施例中所描述的技术特征、技术方案和有益效果。本领域技术人员将会理解，无需特定实施例的一个或多个特定的技术特征、技术方案或有益效果即可实现实施例。在其他实施例中，还可在没有体现所有实施例的特定实施例中识别出额外的技术特征和有益效果。
附图说明
[0011]图1为本申请第一实施例提供的半固态锂电池的结构示意图；
[0012]图2为本申请第二实施例提供的半固态锂电池的结构示意图；
[0013]图3为本申请第三实施例提供的半固态锂电池的结构示意图；
[0014]图4为对比例1和实施例5提供的电池的
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20℃容量保持率；
[0015]图5为对比例1和实施例5提供的电池的SOC
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RSS曲线。
具体实施方式
[0016]在本申请实施例中，“示例性的”或者“例如”等词用于表示作例子、例证或说明。本申请实施例中被描述为“示例性的”或者“例如”的任何实施例或设计方案不应被解释为比其它实施例或设计方案更优选或更具优势。确切而言，使用“示例性的”或者“例如”等词旨在以具体方式呈现相关概念。
[0017]除非另外定义，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请中使用的“第一”“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样的，“一个”、“一”或“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或“包含”等类似的词
语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述的对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0018]本申请了一种半固态锂电池，包括：电解液；设置在所述电解液中的隔膜；分别设置在所述隔膜两侧的正极极片和负极极片；所述正极极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体上的正极活性层；所述正极活性层中掺杂有0.1wt%~5wt%的氧化物电解质，所述氧化物电解质的D50为0.05μm~1.2μm；所述负极极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的负极活性层。
[0019]参见图1，图1为本申请第一实施例提供的半固态锂电池的结构示意图，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种半固态锂电池，包括：电解液；设置在所述电解液中的隔膜；分别设置在所述隔膜两侧的正极极片和负极极片；所述正极极片包括正极集流体和设置在所述正极集流体上的正极活性层；所述正极活性层中掺杂有0.1wt%~5wt%的氧化物电解质，所述氧化物电解质的D50为0.05μm~1.2μm；所述负极极片包括负极集流体和设置在所述负极集流体上的负极活性层。2.根据权利要求1所述的半固态锂电池，其特征在于，所述负极活性层中掺杂有0.1wt%~5wt%的氧化物电解质，所述氧化物电解质的D50为0.05μm~1.2μm。3.根据权利要求1或2所述的半固态锂电池，其特征在于，所述隔膜的至少一侧设置有涂层，所述涂层包括氧化物电解质。4.根据权利要求3所述的半固态锂电池，其特征在于，所述隔膜朝向正极极片的一侧设置有第一涂层，朝向负极极片的一侧设置有第二涂层。5.根据权利要求4所述的半固态锂电池，其特征在于，所述第一涂层和第二涂层的厚度独立地为0.5μm
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5μm；所述第一涂层和第二涂层中，氧化物电解质的D50独立地为0.05μm~1.2μm。6.根据权利要求1~2任意一项所述的半固态锂电池，其特征在于，所述正极极片中，所述正极集流体和正极活性层之间设置有第三涂层，所述第三涂层包括氧化物电解质。7.根据权利要求6所述的半固态锂电池，其特征在于，所述正极集流体远离正极活性层的一侧设置有第四涂层，所述第四涂层包括氧化物电解质。8.根据权利要求7所述的半固态锂电池，其特征在于，所述第三涂层和第四涂层的厚度独立地为0.5μm
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5μm；所述第三涂层和第四涂层中，氧化物电解质的D50独立地为0.05μm~1.2μm。9.根据权利要求1~2任意一项所述的半固态锂电池，其特征在于，所述负极极片中，所述负极集流体和负极活性层之间设置有第五涂层，所述第五涂层包括氧化物电解质。10.根据权利要求9所述的半固态锂电池，其特征在于，所述负极集流体远离负极活性层的一侧设置有第六涂层，所述第六涂层包括氧化物电解质。11.根据权利要求9所述的半固态锂电池，其特征在于，所述第五涂层和第六涂层的厚度独立地为0.5μm
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5μm；所述第五涂层和第六涂层中，氧化物电解质的D50独立地为0.05μm~1.2μm。12.根据权利要求1~2任意一项所述的半固态锂电池，其特征在于，所述氧化物电解质选自NASICON结构材料、钙钛矿结构材料、反钙钛矿结构材料、LISICON结构和石榴石结构材料中的一种或多种。13.根据权利要求12所述的半固态锂电池，其特征在于，所述氧化物电解质选自Li
1.4
Al
0.4
Ti
1.6
(PO4)3、Li
1.5
Al
0.5
Ge
1.5
(PO4)3、Li7La3Zr2O
12
、Li
6.4
La3Zr2Ta
0.6
O
12
和La
0.56
Li
0.33
TiO3中的一种或多种。14.根据权利要求13所述的半固态锂电池，其特征在于，所述正极活性层中的正...

【专利技术属性】
技术研发人员：李文文，吴霞，崔厚磊，
申请(专利权)人：荣耀终端有限公司，
类型：发明
国别省市：