【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二次电池，具体涉及一种负极材料层、正极材料层以及半固态电池。
技术介绍
1、随着全球环保意识的提高和可再生能源技术的不断成熟，新能源汽车已成为汽车行业发展的主流趋势。新能源汽车的发展不仅能够减少对传统燃油资源的依赖，降低环境污染，还能促进汽车产业的转型升级。然而续航里程的问题一直制约着新能源汽车的进一步普及和应用，提高锂离子电池的能量密度可以解决续航里程的问题，但是能量密度的提高也就意味着对电池的安全性能的要求更加严苛。目前对高能量密度、高安全的锂离子电池体系的开发成为行业的研究热点。
2、当前工业生产中电池还是以液态电池为主，其能量密度大多还处于250～300wh/kg，电解液的挥发性以及可燃性等因素导致的安全性能的问题限制了电池向更高能量密度方向发展。固态电池因具有安全性高、不易燃、不挥发、不腐蚀、不漏液以及能量密度高的优点而进入大众视野，固态电池还可以沿用液态电池的材料体系，是能同时解决高能量密度、高安全性的最优选择，其发展必然成为电池行业未来的发展趋势。
3、目前固态电池仍处在研发初期，还存在循环性能差、安全性能提升不明显等问题。针对目前锂离子电池行业的问题，如何在提高电池能量密度的同时又能保证电池的安全性是锂电池行业所需要解决的。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种负极材料层、正极材料层以及半固态电池。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
3、本专利技术的第一方面公开了一种半固态电池
4、需要说明的是，固态电解质与凝胶电解质整体上可称为复合的固态电解质，也可以看成一个路易斯酸碱模型，将固态电解质分散在凝胶电解质中，能提高离子电导率和力学性能，其相互作用的路易斯酸碱模型通过促进局部结构的改变，在固态电解质表面提供锂离子通道。另外，固态电解质的掺混也能引导锂离子均匀沉积，有利于正极cei膜和负极sei膜的成膜反应，与此同时还能减少凝胶电解质的用量。
5、本申请的一种实现方式中，正极材料层中的固态电解质选自lil.3al0.3til.7p3012(latp)、li6.4la3zr1.4ta0.6o12(llzto)或li0.35la0.55tio3(llto)；负极材料层及隔膜中的固态电解质各自独立地选自lil.3al0.3til.7p3012(latp)或li0.35la0.55tio3(llto)。
6、电池的性能取决于氧化物固态电解质的质量和稳定性。因此，需要对氧化物固态电解质进行严格的控制和完善，使它们能够在给定的条件下发挥最佳的性能和最高的稳定性，氧化物固态电解质分子的形状、结构和组成都会影响电池的性能，因此这些因素都需要考虑进去。其中latp、llzto、llto亲锂性较好，作为正负极掺混的添加剂来说表现都较为稳定，也是目前工业合成中选择的较优方式。其中llzto固态带连接至对水氧较为敏感，因此只适合用于正极油性体系。
7、本申请的一种实现方式中，正极活性材料包括三元正极材料，三元正极材料包括lini0.83mn0.08co0.07o2(ni83)、lini0.90mn0.05co0.05o2(ni90)或lini0.94mn0.03co0.03o2(ni94)；
8、负极活性材料包括硅氧与石墨的混合物或硅碳。
9、正极使用latp掺混或者包覆的高镍材料，通过实验验证能在一定程度上提升电池的倍率性能以及常温循环的容量保持率，而对于负极掺混llto能在一定程度上提升电池高温存储过程中容量保持率以及减小产气。对于安全性这块，在150℃热箱测试中提升较为明显，由于电池在满电时正极材料中的锂大部分都跑到负极侧进行锂沉积，因此正极处于缺锂态，高温条件下车状态的晶格结构处于不稳定状态，易产生激发态的氧进而生成气体以及氢氟酸等物质严重影响电池安全性能，而通过添加固态电解质使得其中锂离子转移到缺锂相使其达到一个稳定态，通过dsc测试表明固态电解质包覆或者掺混会提升释氧温度。
10、本申请的一种实现方式中，以质量份数计，正极材料层包括：表面包覆有固态电解质的正极活性材料100份、固态电解质≥3份、导电剂0.5-2.5份和粘结剂1-3份；
11、或者，以质量份数计，正极材料层包括：表面包覆有固态电解质的正极活性材料100份、1份≤固态电解质＜3份、导电剂0.5-2.5份和粘结剂1-3份，且负极材料层包括：负极活性材料100份、固态电解质≥3份、导电剂0.5-3份和粘结剂2.5-8份；
12、或者，以质量份数计，所述正极材料包括：表面包覆有固态电解质的正极活性材料100份、固态电解质1份、导电剂0.5-2.5份和粘结剂1-3份，且所述负极材料层包括：负极活性材料100份、固态电解质2-3份、导电剂0.5-3份和粘结剂2.5-8份，且所述隔膜表面双面涂覆的固态电解质层的厚度均为3-4μm。
13、本申请的一种实现方式中，以质量份数计，正极材料层包括：表面包覆有固态电解质的正极活性材料100份、固态电解质3份、导电剂0.5-2.5份和粘结剂1-3份；
14、或者，以质量份数计，正极材料层包括：表面包覆有固态电解质的正极活性材料100份、固态电解质1份、导电剂0.5-2.5份和粘结剂1-3份，且负极材料层包括：负极活性材料100份、固态电解质3份、导电剂0.5-3份和粘结剂2.5-8份；
15、或者，以质量份数计，正极材料包括：表面包覆有固态电解质的正极活性材料100份、固态电解质1份、导电剂0.5-2.5份和粘结剂1-3份，且负极材料层包括：负极活性材料100份、固态电解质2份、导电剂0.5-3份和粘结剂2.5-8份，且隔膜表面双面涂覆的固态电解质层的厚度均为3-4μm。
16、需要说明的是，将正负极材料层的固态电解质限定在适当的范围内，可以进一步提升半固态电池的循环性能、安全性能及能量密度，又由于正负极中各材料的含量对各性能的影响规律不尽相同，因此，本申请需要综合考虑各电池性能来决定电池中的各材料的含量。具体地，正负极材料层中的固态电解质含量过高过低都会使电池容量保持率下降，而安全性能随着正负极中固态电解质含量的提高而提高。隔膜上的固态电解质层的厚度过薄，无法保证电池的安全性能。
17、本申请的一种实现方式中，以质量份数计，正极材料包括：表面包覆有固态电解质的正极活性材料100份、固态电解质1份、导电剂1.5份和粘结剂3份，且负极材料层包括：负极活性材料100份、固态电解质2份、导电剂1.5份和粘结剂4份，且隔膜表面双面涂覆的固态电解质层的厚度均为3μm。
18、本申请的一种实现方式中，制备凝胶电解质的溶剂包括无水二本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半固态电池，包括正极片、负极片、凝胶电解质和隔膜，其特征在于，所述正极片包括正极材料层，所述正极材料层包括表面包覆有固态电解质的正极活性材料、固态电解质、导电剂和粘结剂；所述负极片包括负极材料层，所述负极材料层包括负极活性材料、固态电解质、导电剂和粘结剂；所述隔膜的单面或者双面涂覆有固态电解质层。
2.如权利要求1所述的半固态电池，其特征在于，所述正极材料层中的固态电解质选自Lil.3Al0.3Til.7P3012、Li6.4La3Zr1.4Ta0.6O12或Li0.35La0.55TiO3；所述负极材料层及隔膜中的固态电解质各自独立地选自Lil.3Al0.3Til.7P3012或Li0.35La0.55TiO3。
3.如权利要求2中所述的半固态电池，其特征在于，所述正极活性材料包括三元正极材料，所述三元正极材料包括LiNi0.83Mn0.08Co0.07O2、LiNi0.90Mn0.05Co0.05O2或LiNi0.94Mn0.03Co0.03O2；
4.如权利要求1所述的半固态电池，其特征在于，以质量份数计，所述正极材料层包括：表面
5.如权利要求1所述的半固态电池，其特征在于，以质量份数计，所述正极材料层包括：表面包覆有固态电解质的正极活性材料100份、固态电解质3份、导电剂0.5-2.5份和粘结剂1-3份；
6.如权利要求5所述的半固态电池，其特征在于，以质量份数计，所述正极材料包括：表面包覆有固态电解质的正极活性材料100份、固态电解质1份、导电剂1.5份和粘结剂3份，且所述负极材料层包括：负极活性材料100份、固态电解质2份、导电剂1.5份和粘结剂4份，且所述隔膜表面双面涂覆的固态电解质层的厚度均为3μm。
7.如权利要求1所述的半固态电池，其特征在于，制备所述凝胶电解质的溶剂包括无水二元组分，所述无水二元组分包括碳酸乙烯酯、碳酸二乙酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯中的至少一种；
8.一种负极片，所述负极片应用于半固态电池，其特征在于，所述负极片包括所述负极材料层，所述负极材料层包括负极活性材料、固态电解质、导电剂和粘结剂。
9.一种正极片，所述正极片应用于半固态电池，其特征在于，所述正极片包括所述正极材料层，所述正极材料层包括表面包覆有固态电解质的正极活性材料、固态电解质、导电剂和粘结剂。
10.一种隔膜，所述隔膜应用于半固态电池，其特征在于，所述隔膜的单面或者双面涂覆有固态电解质层。
...【技术特征摘要】
1.一种半固态电池，包括正极片、负极片、凝胶电解质和隔膜，其特征在于，所述正极片包括正极材料层，所述正极材料层包括表面包覆有固态电解质的正极活性材料、固态电解质、导电剂和粘结剂；所述负极片包括负极材料层，所述负极材料层包括负极活性材料、固态电解质、导电剂和粘结剂；所述隔膜的单面或者双面涂覆有固态电解质层。
2.如权利要求1所述的半固态电池，其特征在于，所述正极材料层中的固态电解质选自lil.3al0.3til.7p3012、li6.4la3zr1.4ta0.6o12或li0.35la0.55tio3；所述负极材料层及隔膜中的固态电解质各自独立地选自lil.3al0.3til.7p3012或li0.35la0.55tio3。
3.如权利要求2中所述的半固态电池，其特征在于，所述正极活性材料包括三元正极材料，所述三元正极材料包括lini0.83mn0.08co0.07o2、lini0.90mn0.05co0.05o2或lini0.94mn0.03co0.03o2；
4.如权利要求1所述的半固态电池，其特征在于，以质量份数计，所述正极材料层包括：表面包覆有固态电解质的正极活性材料100份、固态电解质≥3份、导电剂0.5-2.5份和粘结剂1-3份；
5.如权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鼎，占孝云，张立恒，王明海，刘雁鹏，林建，
申请(专利权)人：深圳市比克动力电池有限公司，
类型：发明
国别省市：
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