全固态电池极片的设计方法技术

本申请提供一种全固态电池极片的设计方法，涉及固态电池领域

【技术实现步骤摘要】
全固态电池极片的设计方法


[0001]本申请涉及固态电池领域，尤其涉及一种全固态电池极片的设计方法
。

技术介绍

[0002]全固态电池是未来电池领域重要的一部分，其中硫化物全固态电池被认为是最具有前景的全固态电池之一，但目前对于硫化物全固态电池的研究基本还处于初级阶段，其中针对全固态电池极片的设计方法还较少
。
在全固态电池内部，需要有效的导离子网络和导电子网络才可以完整发挥出全固态电池的性能，其中固态电解质起到导离子作用
。
当加入较多导电剂与固态电解质时，虽然可以满足导离子网络和导电子网络的需求，但电池整体重量增加，能量密度大大降低，当加入较少导电剂与固态电解质时，又无法形成完整有效的导电子网络与导离子网络
。
因此需要有精确有效的极片设计，才能保证全固态电池的有效发挥且不损失电池的能量密度
。
[0003]目前并没有专利或文献对全固态电池极片里面的各项组分进行精确设计，常采用的方法仍然是实验法，选择他人已有的配方或自己单独设定配方组分进行实验，再验证该配方是否合理
。
正交试验的方法需要进行大量的重复实验，仍然很难筛选出较佳的极片配方
。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种全固态电池极片的设计方法，以解决上述问题
。
[0005]为实现以上目的，本申请采用以下技术方案：
[0006]一种全固态电池极片的设计方法，所述全固态电池极片包括固态电解质
、r/>导电剂和活性物质，所述设计方法包括：
[0007]获取所有待使用种类的所述固态电解质的比表面积
S
1,i
和所有待使用种类的所述导电剂的比表面积
S
2,i
；
[0008]取所有待使用种类的所述固态电解质的计算质量
m1，
i
或所有待使用种类的所述导电剂的计算质量
m2，
i
为基准计算质量，使用平衡公式
A
对应获得所述
m2，
i
或所述
m1，
i
；
[0009]所述平衡公式
A
为：
[0010][0011]其中，
x
为所述固态电解质的种类数量，
y
为所述导电剂的种类数量；
[0012]获取所述全固态电池极片的料区计算体积
V、
所有待使用种类的所述固态电解质的密度
ρ
1,i
、
所有待使用种类的所述导电剂的密度
ρ
2,i
、
所有待使用种类的所述活性物质的密度
ρ
3,i
；
[0013]设定目标体积占比系数
α
，使用体积占比系数公式
B
计算得到所有待使用种类的所述活性物质的计算质量
m3，
i
；
[0014]所述体积占比系数公式
B
为：
[0015][0016]其中，
x
为所述固态电解质的种类数量，
y
为所述导电剂的种类数量，
z
为所述活性物质的种类数量；
[0017]依据所述
m1，
i
、
所述
m2，
i
和所述
m3，
i
计算得到所述固态电解质
、
所述导电剂和所述活性物质各自占所述全固态电池极片的总质量的质量百分比
。
[0018]需要说明的是，极片的原料中通常包含粘结剂，但是最终极片里面的粘结剂比例很低，对于计算来说可以忽略不计，且粘结剂对极片的最终的孔隙率的影响很小，因此在本申请中不予考虑
。
因此，得到固态电解质
、
导电剂和活性物质各自占全固态电池极片的总质量的质量百分比，即相当于得到了极片相应的配方
。
[0019]此外，当涉及到使用多种固态电解质
、
多种导电剂和多种活性物质时，确定三类物质的质量百分比之后，对于固态电解质
、
导电剂和活性物质各自内部多种物质的质量的确定，原则上可以使用任意比例或者直接获取预设比例即可，仅需保证其能够满足平衡公式
A
和体积占比系数公式
B
即可
。
[0020]优选地，当所述固态电解质
、
所述导电剂和所述活性物质各取一种时，所述平衡公式
A
为：
[0021]m1×
S1＝
m2×
S2。
[0022]优选地，当所述固态电解质
、
所述导电剂和所述活性物质各取一种时，所述体积占比系数公式
B
为：
[0023][0024]优选地，所述目标体积占比系数
α
取
0.5
‑1之间的任意值
。
[0025]优选地，所述目标体积占比系数
α
取
0.9
‑1之间的任意值
。
[0026]优选地，当所述基准计算质量为
1g
时，所述固态电解质所述料区计算体积
V
设定为
1cm3。
[0027]优选地，所述固态电解质包括括锂锗磷硫类电解质
、
锂锗硫卤化物类电解质
、
锂磷硫类电解质和锂硫
—
磷硫无定型化合物类电解质中的一种或多种
。
[0028]优选地，所述导电剂包括
SP、
碳纳米管
、
乙炔黑
、
石墨烯和碳纤维中的一种或多种
。
[0029]优选地，所述活性物质包括正极活性材料或负极活性材料，所述正极活性材料包括镍钴锰酸锂
、
钴酸锂
、
钛酸锂
、
磷酸铁锂和锰酸锂中的至少一种，所述负极活性材料包括石墨
、
硅碳
、
硅
、
硅氧和硬碳中的至少一种
。
[0030]优选地，所述全固态电池极片包括正极片和负极片
。
[0031]当活性物质采用正极活性材料时，制得的为正极片，当活性物质为负极活性材料时，制得的为负极片
。
[0032]与现有技术相比，本申请的有益效果包括：
[0033]本申请提供的全固态电池极片的设计方法，基于固态电解质用于提供离子通路
、
导电剂用于提供电子通路，构建总的离子通路接触比表面积与总的电子通路接触比表面积进行平衡，从而通过平衡公式
A
获取固态电解质与导电剂用量之间的关系；通过将固态电解质
、
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种全固态电池极片的设计方法，所述全固态电池极片包括固态电解质
、
导电剂和活性物质，其特征在于，所述设计方法包括：获取所有待使用种类的所述固态电解质的比表面积
S
1,i
和所有待使用种类的所述导电剂的比表面积
S
2,i
；取所有待使用种类的所述固态电解质的计算质量
m1，
i
或所有待使用种类的所述导电剂的计算质量
m2，
i
为基准计算质量，使用平衡公式
A
对应获得所述
m2，
i
或所述
m1，
i
；所述平衡公式
A
为：其中，
x
为所述固态电解质的种类数量，
y
为所述导电剂的种类数量；获取所述全固态电池极片的料区计算体积
V、
所有待使用种类的所述固态电解质的密度
ρ
1,i
、
所有待使用种类的所述导电剂的密度
ρ
2,i
、
所有待使用种类的所述活性物质的密度
ρ
3,i
；设定目标体积占比系数
α
，使用体积占比系数公式
B
计算得到所有待使用种类的所述活性物质的计算质量
m3，
i
；所述体积占比系数公式
B
为：其中，
x
为所述固态电解质的种类数量，
y
为所述导电剂的种类数量，
z
为所述活性物质的种类数量；依据所述
m1，
i
、
所述
m2，
i
和所述
m3，
i
计算得到所述固态电解质
、
所述导电剂和所述活性物质各自占所述全固态电池极片的总质量的质量百分比
。2.
根据权利要求1所述的全固态电池极片的设计方法，其特征在于，当所述固态电解质
、
所述导电剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：高艺珂，刘青青，朱高龙，赵常，邱越，
申请(专利权)人：四川新能源汽车创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：