【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及锂离子电池领域，具体公开了一种半固态锂离子电池及其制备方法。
技术介绍
1、目前新能源市场飞速发展，对于动力电池的需求与日俱增。近年来，锂离子电池作为一种新型高能绿色化学电源，在新能源汽车、便携移动设备和大型基站等方面都得到了广泛的应用。然而目前传统的液态锂离子电池能量密度较低，逐渐难以满足消费领域内对储能设备的需要，并且传统液态电解液易燃，电池有着火爆炸的风险，同时能量密度和安全性难以兼容，因此迫切需要开发新型锂离子电池。
2、半固态锂离子能量密度和安全性能介于传统液态锂离子电池和全固态锂离子电池之间，供应链重合度高，制造工艺流程和设备适配性好，从而得到广泛关注。但当前半固态锂离子电池制备过程中需要全程控制湿度，制程环境要求严苛，导致制造工艺成本非常高，难以规模化成产。因此，研发一种降低制程环境和工艺成本的半固态锂离子电池对于新型锂离子电池的发展具有重要意义。
技术实现思路
1、针对现有技术中，半固态锂离子电池的制程环境严苛，制造工艺成本较高导致难以规模化生产的问题，本专利技术提供了一种半固态锂离子电池及其制备方法。
2、为达到上述专利技术目的，本专利技术提供了如下的技术方案：
3、本专利技术第一方面提供了一种半固态锂离子电池，包括正极电极、复合电解液和负极电极。
4、所述正极电极包括如下质量百分含量的组分：90％-96％的正极活性物质，1％-2％的粘结剂，1％-2％的导电剂，1％-3％的氧化物电解质和1％-3％的有机
5、所述复合电解液包括基础电解液、有机锂盐和有机添加剂，所述基础电解液中锂盐的浓度为0.95mol/l-1.05mol/l，所述有机锂盐添加量为所述正极电极中有机聚合物质量的25％-30％；所述有机添加剂的添加量为所述正极电极中有机聚合物质量的8％-12％；
6、所述复合电解液的注液系数为0.009ml/cm2-0.011ml/cm2。
7、相比于现有技术，本专利技术提供了一种半固态锂离子电池，专利技术人经过大量的实验发现，固态锂离子电池通常是在正极电极中加入有机锂盐，但由于有机锂盐的性质，需要保证在一定湿度下维持性质稳定，因此造成半固态锂离子电池的制程环境较为严苛，难以规模化生产。基于此，本专利技术将有机锂盐、有机添加剂与基础电解液复合制备了一种新型的复合电解液。所述复合电解液不仅可以降低工艺实施环境的高要求，只需在传统的锂电池生产环境即可制得所述半固态锂离子电池，更易于规模化生产；还可促进氧化物电解质中锂离子的释放以及电解液中锂离子的传输，增加界面锂离子的浓度，提高电池的倍率性能。
8、此外，本专利技术所制得的半固态锂离子电池与液态锂离子电池相比，电解液注液系数降低到0.009ml/cm2-0.011ml/cm2，注液系数为所述电解液的注液量相对于正极电极极片面积的用量比，注液系数决定了所得锂离子电池的循环使用寿命，注液量过少对于锂离子电池的循环寿命不利，同时如果电解液数量过少，也会导致部分活性物质无法浸润，不利于电池容量的发挥。但是注液量过多也会造成锂离子电池能量密度下降，成本升高等问题，因此如何确定合适的注液量，对于锂离子电池在性能和成本之间的平衡就显得尤为重要。本专利技术在低注液量下仍可平衡电池的比能量，提高锂离子电池的安全性能及电学性能，节约了制备成本。本专利技术通过对正极电极和电解液进行改进，有效解决了现有技术中半固态锂离子电池的制程环境严苛，制造工艺成本较高，难以规模化生产的问题。
9、优选的，所述负极电极为复合负极电极或金属锂电极中的任意一种。
10、优选的，所述复合负极电极包括如下质量百分含量的组分：90％-95％的负极活性材料，1％-3％的粘结剂，1％-3％的导电剂，1％-3％的氧化物电解质和1％-3％的有机聚合物。
11、优选的，所述正极活性物质为lini0.6co0.2mn0.2o2、lini0.8co0.1mn0.1o2、lini0.5co0.2mn0.3o2、lini1/3co1/3mn1/3o2、lifepo4、licoo2或limn2o4中的任意一种或多种。
12、优选的，所述负极活性材料为石墨类负极、无定型碳负极或硅系负极等负极材料中的任意一种或多种。
13、优选的，所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、羧甲基纤维素或丁苯橡胶中的任意一种或多种。
14、优选的，所述导电剂为石墨烯、气相生长炭纤维、导电炭黑或碳纳米管中的任意一种或多种。
15、进一步优选的，所述导电炭黑为导电炭黑sp。
16、优选的，所述氧化物电解质为li1.5al0.5ge1.5(po4)3、li1.4al0.4ti1.6(po4)3、或li6.4la3zr1.4ta0.6o12中的任意一种或多种。
17、优选的，所述有机聚合物为聚氧化乙烯、聚丙烯腈、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物、聚碳酸亚丙酯或聚甲基丙烯酸甲酯中的任意一种或多种。
18、优选的，所述正极电极的制备方法包括如下步骤：
19、s1、按照设计配比称取正极活性物质、粘结剂、导电剂、氧化物电解质和有机聚合物，加入溶剂，混合均匀，得正极混合浆料；
20、s2、将所述正极混合浆料脱泡后涂覆于集流体表面，干燥，冲压裁片，得正极电极。
21、进一步优选的，s1中，所述溶剂为n-甲基吡咯烷酮。
22、进一步优选的，s1中，所述正极混合浆料中固态物质的质量百分含量为50％-75％。
23、进一步优选的，s2中，所述涂覆的厚度为50μm-150μm。
24、进一步优选的，s2中，所述干燥的温度为70℃-120℃，干燥的时间为6h-24h。
25、优选的，所述复合负极电极的制备方法包括如下步骤：
26、步骤a、按照设计配比称取负极活性材料、粘结剂、导电剂、氧化物电解质和有机聚合物，加入溶剂，混合均匀，得负极混合浆料；
27、步骤b、将所述负极混合浆料脱泡后涂覆于集流体表面，干燥，冲压裁片，得复合负极电极。
28、进一步优选的，步骤a中，所述溶剂为去离子水。
29、进一步优选的，步骤a中，所述负极混合浆料中固物质的质量百分含量为45％-60％。
30、进一步优选的，步骤b中，所述涂覆的厚度为50μm-100μm。
31、进一步优选的，步骤b中，所述干燥的温度为70℃-120℃，干燥的时间为6h-24h。
32、优选的，所述基础电解液中的锂盐为六氟磷酸锂。
33、优选的，所述基础电解液的溶剂为体积比1-1.1:1:0.95-1.1的碳酸乙烯酯、碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的混合溶剂。
34、优选的，所述有机锂盐为双三氟甲基磺酸亚酰胺锂。
35、本专利技术将双三氟甲基磺酸亚酰胺锂添加至电解液中，可降低制程环境的高要求，仅需在传统的锂离子电池制程条件就可制得所述固态锂离本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种半固态锂离子电池，其特征在于：包括正极电极、复合电解液和负极电极；
2.如权利要求1所述的半固态锂离子电池，其特征在于：所述负极电极为复合负极电极或金属锂电极中的任意一种。
3.如权利要求2所述的半固态锂离子电池，其特征在于：所述复合负极电极包括如下质量百分含量的组分：90％-95％的负极活性材料，1％-3％的粘结剂，1％-3％的导电剂，1％-3％的氧化物电解质和1％-3％的有机聚合物。
4.如权利要求1-3任一项所述的半固态锂离子电池，其特征在于：所述正极活性物质为LiNi0.6Co0.2Mn0.2O2、LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2、LiNi0.5Co0.2Mn0.3O2、LiNi1/3Co1/3Mn1/3O2、LiFePO4、LiCoO2或LiMn2O4中的任意一种或多种；和/或
5.如权利要求1-3任一项所述的半固态锂离子电池，其特征在于：所述粘结剂为聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚丙烯酸、羧甲基纤维素或丁苯橡胶中的任意一种或多种；和/或
6.如权利要求1所述的半固态锂离子电池，其特征在于：所述正极电极
7.如权利要求6所述的半固态锂离子电池，其特征在于：S1中，所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮；和/或
8.如权利要求1所述的半固态锂离子电池，其特征在于：所述基础电解液中的锂盐为六氟磷酸锂；和/或
9.如权利要求1所述的半固态锂离子电池，其特征在于：所述有机锂盐为双三氟甲基磺酸亚酰胺锂；和/或
10.一种权利要求1-9任一项所述的半固态锂离子电池的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：将所述有机锂盐和所述有机添加剂加入所述基础电解液中，混合均匀，得复合电解液；将所述正极电极和负极电极组装，注入复合电解液，得所述半固态锂离子电池。
...【技术特征摘要】
1.一种半固态锂离子电池，其特征在于：包括正极电极、复合电解液和负极电极；
2.如权利要求1所述的半固态锂离子电池，其特征在于：所述负极电极为复合负极电极或金属锂电极中的任意一种。
3.如权利要求2所述的半固态锂离子电池，其特征在于：所述复合负极电极包括如下质量百分含量的组分：90％-95％的负极活性材料，1％-3％的粘结剂，1％-3％的导电剂，1％-3％的氧化物电解质和1％-3％的有机聚合物。
4.如权利要求1-3任一项所述的半固态锂离子电池，其特征在于：所述正极活性物质为lini0.6co0.2mn0.2o2、lini0.8co0.1mn0.1o2、lini0.5co0.2mn0.3o2、lini1/3co1/3mn1/3o2、lifepo4、licoo2或limn2o4中的任意一种或多种；和/或
5.如权利要求1-3任一项所述的半固态...
【专利技术属性】
技术研发人员：平蕴杰，俞晓峰，刘慧洁，李丹，杨晓晨，田志平，杨淑娟，宋帅，
申请(专利权)人：风帆有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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