System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 固态电池用正极材料、固态电池及其制备方法和用电装置制造方法及图纸_技高网

固态电池用正极材料、固态电池及其制备方法和用电装置制造方法及图纸

技术编号:41288490 阅读:6 留言:0更新日期:2024-05-11 09:37
本发明专利技术公开了固态电池用正极材料、固态电池及其制备方法和用电装置,涉及固态电池技术领域。利用PEDOT:PSS对正极活性材料进行表面包覆,并将包覆后的正极材料与离子液体混合形成离子传导网络,在固态电池正极界面处形成离子电子混合传导网络,提高正极界面处离子传导能力,进而改善固态电池的循环性能和倍率性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及固态电池,具体而言,涉及固态电池用正极材料、固态电池及其制备方法和用电装置


技术介绍

1、随着社会的迅速发展,人们对能源的需求逐渐增长,目前还是以煤炭和石油等不可再生资源为主要能源供给,以风能、太阳能和水能等可再生资源为辅助能源供给。但是,煤炭和石油的过度开采导致其储量面临严重危机,并且化石燃料在使用过程中排放出大量的二氧化碳,造成严重的环境污染问题,阻碍了人类社会的可持续发展。在节能减排的倡导下,发展环境友好的新能源势在必行。锂离子电池具有能量密度高、输出功率大和循环寿命长等特点,率先被大规模商业化应用。目前大部分消费类电子产品,包括手机、平板和笔记本电脑等均采用锂离子电池为供电能源。

2、然而,传统的锂离子电池采用有机电解液,存在液体泄漏、热稳定性差、易着火和易爆炸等问题,不断发生的电池起火爆炸事故引起人们对电池安全性的高度重视。因此,研究人员提出用固体电解质代替有机电解液以提高电池的安全性能,并逐渐发展为固态锂离子电池体系。相比于传统的锂离子电池,固态锂离子电池具有优异的安全性和高能量密度,可用于储能电站,实现大规模安全储能。

3、但是,由于固体电解质的使用,电池实际应用中也面临诸多挑战,最主要是正极和电解质之间的界面问题。固态锂离子电池的正极和固体电解质之间为固-固点接触,造成界面接触较差,从而形成较大的界面阻抗,限制锂离子和电子在正极和电解质间的传导,使电池循环性能和倍率性能变差,阻碍了固态锂金属电池的商业化应用。因此,目前亟需解决固态电池正极界面离子电子传导性差的问题。

4、鉴于此,特提出本专利技术。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种固态电池用正极材料及其制备方法,旨在显著改善固态电池正极侧电子传导性。

2、本专利技术的另一目的在于提供一种固态电池及其制备方法和用电装置,旨在提高固态电池的循环性能和倍率性能。

3、本专利技术是这样实现的:

4、第一方面,本专利技术提供一种固态电池用正极材料,包括正极活性材料,正极活性材料包覆有改性层,改性层中含有pedot和pss,pedot:pss的重均分子量为70000~90000;

5、在可选的实施方式中,正极活性材料的粒径为1μm~5μm,改性层的厚度为0.1μm~0.3μm。

6、在可选的实施方式中,正极活性材料选自磷酸铁锂、镍钴锰三元正极材料、富锂锰基正极材料;更优选地,正极活性材料为磷酸铁锂。

7、第二方面,本专利技术提供一种前述实施方式中任一项固态电池用正极材料的制备方法,包括:将正极活性材料、溶剂、pedot:pss混合后进行干燥。

8、在可选的实施方式中,将正极活性材料和溶剂混合均匀后,再与pedot:pss水溶液混合,在40℃~80℃的条件下搅拌1h~10h,再进行干燥;

9、优选地,pedot:pss水溶液中pedot:pss的质量分数为1%-10%,正极活性材料、溶剂和pedot:pss总量的质量比为1:(10~50):(1~10);更优选地,pedot:pss水溶液中pedot:pss的质量分数为1%-5%,正极活性材料、溶剂和pedot:pss总量的质量比为1:(10~20):(1~2);

10、优选地,溶剂选自水、n,n-二甲基甲酰胺、n-甲基吡咯烷酮和二甲苯中的至少一种;更优选为水;

11、优选地,控制搅拌速率为200rpm~1000rpm;

12、优选地,控制干燥温度为100℃~200℃,干燥时间为1h~48h。

13、第三方面,本专利技术提供一种固态电池,包括固体电解质,固体电解质表面涂覆有正极浆料,正极浆料中含有离子液体和前述实施方式中任一项固态电池用正极材料。

14、在可选的实施方式中,固态电池用正极材料和离子液体的质量比为1:(1~10),优选为1:(1~2);

15、优选地,离子液体选自咪唑类离子液体、吡咯类离子液体、吡啶类离子液体和哌啶类离子液体中的至少一种;更优选地,离子液体中的反应型活性基团选自乙烯基、烯丙基、环氧丙基、胺基和羟基中的至少一种;进一步地优选地,离子液体选自1-乙烯基-3-乙基咪唑六氟磷酸盐、1-乙烯基-3-丁基咪唑六氟磷酸盐、1-乙烯基-3-甲基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐和1-乙烯基-3-乙基咪唑双三氟甲烷磺酰亚胺盐中至少一种;

16、优选地,固体电解质选自llzo、latp和lagp中的至少一种;更优选为llzo;

17、优选地,正极浆料在固体电解质表面的涂覆量为1mg/cm-2~10mg/cm-2,更优选为1mg/cm-2~5mg/cm-2。

18、在可选的实施方式中,固态电池还包括负极片,固体电解质的一侧表面涂覆有正极浆料,负极片组装于固体电解质的另一侧;

19、优选地,负极片选自锂片和锂铟合金中的至少一种。

20、第四方面,本专利技术提供一种前述实施方式中任一项固态电池的制备方法,包括:将固态电池用正极材料与离子液体混合得到正极浆料,正极浆料涂覆于固体电解质的表面;

21、优选地,正极浆料制备过程包括:将固态电池用正极材料与离子液体混合,在转速100rpm~500rpm的条件下搅拌1h~10h。

22、第五方面,本专利技术提供一种用电装置,包括前述实施方式中任一项固态电池。

23、本专利技术具有以下有益效果:利用pedot:pss对正极活性材料进行表面包覆,形成电子传导网络,将改性后的正极材料与离子液体混合用于固态电池时,有利于提高正极界面处离子传导能力,进而改善固态电池的循环性能和倍率性能。

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【技术保护点】

1.一种固态电池用正极材料,其特征在于,包括正极活性材料,所述正极活性材料包覆有改性层,所述改性层中含有PEDOT:PSS,PEDOT:PSS重均分子量为70000~90000。

2.根据权利要求1所述的固态电池用正极材料,其特征在于,所述正极活性材料的粒径为1μm~5μm,所述改性层的厚度为0.1μm~0.3μm。

3.根据权利要求1所述的固态电池用正极材料,其特征在于,所述正极活性材料选自磷酸铁锂、镍钴锰三元正极材料、富锂锰基正极材料;更优选地,所述正极活性材料为磷酸铁锂。

4.一种权利要求1-3中任一项所述固态电池用正极材料的制备方法,其特征在于,包括:将所述正极活性材料、溶剂、PEDOT:PSS混合后进行干燥。

5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,将所述正极活性材料和所述溶剂混合均匀后,再与PEDOT:PSS水溶液混合,在40℃~80℃的条件下搅拌1h~10h,再进行干燥;

6.一种固态电池,其特征在于,包括固体电解质,所述固体电解质表面涂覆有正极浆料,所述正极浆料中含有离子液体和权利要求1-3中任一项所述固态电池用正极材料。

7.根据权利要求6所述的固态电池,其特征在于,所述固态电池用正极材料和所述离子液体的质量比为1:(1~10),优选为1:(1~2);

8.根据权利要求6所述的固态电池,其特征在于,所述固态电池还包括负极片,所述固体电解质的一侧表面涂覆有所述正极浆料,所述负极片组装于所述固体电解质的另一侧;

9.一种权利要求6-8中任一项所述固态电池的制备方法,其特征在于,包括:将所述固态电池用正极材料与所述离子液体混合得到正极浆料,所述正极浆料涂覆于所述固体电解质的表面;

10.一种用电装置,其特征在于,包括权利要求6-8中任一项所述固态电池。

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【技术特征摘要】

1.一种固态电池用正极材料,其特征在于,包括正极活性材料,所述正极活性材料包覆有改性层,所述改性层中含有pedot:pss,pedot:pss重均分子量为70000~90000。

2.根据权利要求1所述的固态电池用正极材料,其特征在于,所述正极活性材料的粒径为1μm~5μm,所述改性层的厚度为0.1μm~0.3μm。

3.根据权利要求1所述的固态电池用正极材料,其特征在于,所述正极活性材料选自磷酸铁锂、镍钴锰三元正极材料、富锂锰基正极材料;更优选地,所述正极活性材料为磷酸铁锂。

4.一种权利要求1-3中任一项所述固态电池用正极材料的制备方法,其特征在于,包括:将所述正极活性材料、溶剂、pedot:pss混合后进行干燥。

5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,将所述正极活性材料和所述溶剂混合均匀后,再与pedot:pss水溶液混合,在40...

【专利技术属性】
技术研发人员:赖红健别晓非计结胜姜涛
申请(专利权)人:中国第一汽车股份有限公司
类型:发明
国别省市:

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