【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固态电池，具体涉及一种一体化固态锂离子电池及其制备方法。
技术介绍
1、能源短缺和环境污染是当今世界关注的两大难题。考虑到传统汽车所带来的能源供应和尾气污染问题，发展新能源汽车已经成为了世界各国的重要需求，新能源汽车对传统燃油车的全面替代已经排上了议事日程。新能源汽车要想在市场上继续与传统燃油车竞争，必须在续航里程和成本等方面与燃油车相当，这就要求电池单体能量密度达到350wh/kg，甚至更高，随着单体电池能量密度的提高，其安全风险也在逐渐增大，如何提高动力电池的安全性，将成为行业内重点关注方向。采用固态电解质的固态电池，可以减少甚至去除液体电解液的使用，理论上可以有效降低出现起火爆炸等安全事故的概率，被认为能够从根源上解决新能源汽车的安全问题，成为动力电池领域的重点发展方向。同时，由于固态电解质的高氧化电位，有望采用高电压正极材料，使固态电池成为下一代动力电池提高比能量的重要技术途径。
2、固态电池与传统的锂离子电池相比，由于没有液态电解液，正负极极片与电解质层之间的界面电阻明显增加，如何降低界面电阻，提高电池性能成为固态电池面临的最大问题。目前，解决界面电阻一般的方法是应用大的压力，增加固固界面的接触，从而降低界面电阻；此外，应用界面润湿剂(即在电解质层和电极内部添加少量的高沸点具有离子导的液体电解液)也是方法之一。
3、虽然应用大的压力可以缓解或者降低固固界面的电阻，但同时限制了固态电池的应用场景；应用界面润湿剂虽然能有效降低固固界面阻抗，但是因为引入液态的小分子，会影响固态电池的安全
4、珠海冠宇电池股份有限公司在专利cn202010245930.9中提供了一种包括界面缓冲层的固态电池及其制备方法。所述固态电池包括正极极片、负极极片、第一无机固态电解质层、第二无机固态电解质层和界面缓冲层；按照正极极片、第一无机固态电解质层、界面缓冲层、第二无机固态电解质层、负极极片的顺序通过叠片工艺组装成固态电池；经热压聚合后的所述界面缓冲层能够消除无机固态电解质和正负极之间的界面电阻，同时提高无机固态电解质的离子电导率，显著改善了固态电池的界面性能，提高电池的循环性能以及实用价值。所述界面缓冲层具有高机械强度及高离子电导率的特点，所述固态电池具有锂离子扩散系数大，可抑制锂枝晶的生长，结构稳定，电导率高，循环稳定性高等特点。
5、清华大学在专利cn201811602338.9中公开了一种具有低界面电阻的固态锂电池，该固态电池由正极、无机固态电解质、金属锂负极和界面润湿剂组成。界面润湿剂分别存在于正极与无机固态电解质之间，以及金属锂负极与无机固态电解质之间；所述界面润湿剂含有醚酯类混合溶剂和锂盐，界面润湿剂经原位电化学处理后，形成固态界面膜。该界面润湿剂可显著降低固态锂电池内部的界面电阻，从而使电池能够在常温及较大倍率下正常工作，从而使电池的安全性得以显著提升；同时可兼容多种氧化型无机固态电解质，在一定范围内具有通用性。
6、上述技术均不同程度的降低了固态电池极片与电解质层的界面电阻，但是要么过渡电解质层厚度较厚，或者应用了具有液体性质的界面润湿剂，存在降低固态电池的安全特性的风险。
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种一种一体化固态锂离子电池及其制备方法，通过在固态电池中引入电解质过渡层，设计制备低界面阻抗的一体化固态电芯，具有耐高温性优异，安全性能突出，电性能优异等特点。
2、具体地，本专利技术提供以下技术方案：
3、一种一体化固态锂离子电池，包括正极极片、负极极片和固态电解质层；
4、所述正极极片与固态电解质层之间设有至少一层第一过渡层；
5、所述负极极片与固态电解质层之间设有至少一层第二过渡层；
6、所述第一过渡层和第二过渡层中均包括锂盐、有机电解质和无机固态电解质。
7、作为优选，所述第一过渡层和第二过渡层中，所述锂盐各自独立地为双三氟甲磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂中的至少一种。过渡层中采用上述锂盐，阻抗降低效果更优。
8、作为优选，所述第一过渡层和第二过渡层中，所述有机电解质各自独立地为peo或其改性材料。所述改性材料是指对peo端羟基的改性，比如端羟基改性为羧基或者含双键的丙烯酸。
9、作为优选，所述第一过渡层和第二过渡层中，所述无机固态电解质各自独立地为硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、卤化物固态电解质中的至少一种；更优选的，所述无机固态电解质的d50在10～1000nm之间。
10、作为优选，以重量份计，所述第一过渡层中包括1份锂盐、2.5～3.5份有机电解质和0.5～1.5份无机固态电解质；
11、所述第二过渡层中包括1份锂盐、3.5～4.5份有机电解质和4.5～5.5份无机固态电解质。
12、作为优选，所述第一过渡层和第二过渡层中，还包括粘结剂；更优选的，所述第一过渡层和第二过渡层中，所述粘结剂各自独立地为聚偏氟乙烯及其改性物、聚四氟乙烯及其改性物、sbr及其改性物、nbr及其改性物、sbs及其改性物中的至少一种；
13、和/或，以重量份计，第一过渡层和第二过渡层中各自独立地包括0.05-0.15份粘结剂。
14、作为优选，所述第一过渡层和第二过渡层的厚度各自独立地为0.1～10μm。若厚度低于0.1μm，难以起到过渡层的作用，对界面改善作用较弱，若厚度高于10μm，过渡层的离子导相对较低，过厚容易导致电池内阻过高，降低电池性能。
15、作为优选，所述固态电解质层中包括固态电解质和粘结剂；所述固态电解质层的厚度为10～100μm。
16、进一步优选的，所述固态电解质层中，固态电解质与粘结剂的质量比为95～99.5:0.5～5；
17、和/或，所述固态电解质层中，所述固态电解质为硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、卤化物固态电解质中的至少一种；
18、和/或，所述固态电解质层中，所述粘结剂各自独立地为聚偏氟乙烯及其改性物、聚四氟乙烯及其改性物、sbr及其改性物、nbr及其改性物、sbs及其改性物中的至少一种。
19、作为优选，所述正极极片包括正极集流体和设于所述正极集流体表面的正极层；所述正极层的厚度为50～300μm。
20、作为优选，所述负极极片包括负极集流体和设于所述负极集流体表面的负极层；所述负极层的厚度为10～150μm。
21、本专利技术还提供一种上述的一体化固态锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：
22、复合正极极片的制备：
23、s1：将正极材料、溶剂、导电剂、粘结剂经过充分搅拌，得到正极浆料；
24、s2：将锂盐、有机电解质、无机固态电解质和粘结剂溶于溶剂中，搅拌均匀后得到第一过渡层浆料；
25、s3：应用双层挤压涂布制备第一过度层在上的复合正极极片；或者应用两步法即挤压/本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一体化固态锂离子电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片和固态电解质层；
2.根据权利要求1所述的一体化固态锂离子电池，其特征在于，所述第一过渡层和第二过渡层中，所述锂盐各自独立地为双三氟甲磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的一体化固态锂离子电池，其特征在于，所述第一过渡层和第二过渡层中，所述有机电解质各自独立地为PEO或其改性材料。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一体化固态锂离子电池，其特征在于，所述第一过渡层和第二过渡层中，所述无机固态电解质各自独立地为硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、卤化物固态电解质中的至少一种；优选的，所述无机固态电解质的D50在10～1000nm之间。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一体化固态锂离子电池，其特征在于，以重量份计，所述第一过渡层中包括1份锂盐、2.5～3.5份有机电解质和0.5～1.5份无机固态电解质；
6.根据权利要求1-5任一项所述的一体化固态锂离子电池，其特征在于，所述第一过渡层和第二过渡层中，还包括
7.根据权利要求1-6任一项所述的一体化固态锂离子电池，其特征在于，所述第一过渡层和第二过渡层的厚度各自独立地为0.1～10μm。
8.一种权利要求1-7任一项所述的一体化固态锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
9.一种权利要求1-7任一项所述的一体化固态锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.一种权利要求1-7任一项所述的一体化固态锂离子电池的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一体化固态锂离子电池，其特征在于，包括正极极片、负极极片和固态电解质层；
2.根据权利要求1所述的一体化固态锂离子电池，其特征在于，所述第一过渡层和第二过渡层中，所述锂盐各自独立地为双三氟甲磺酰亚胺锂、双氟磺酰亚胺锂、高氯酸锂、三氟甲基磺酸锂中的至少一种。
3.根据权利要求1或2所述的一体化固态锂离子电池，其特征在于，所述第一过渡层和第二过渡层中，所述有机电解质各自独立地为peo或其改性材料。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一体化固态锂离子电池，其特征在于，所述第一过渡层和第二过渡层中，所述无机固态电解质各自独立地为硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、卤化物固态电解质中的至少一种；优选的，所述无机固态电解质的d50在10～1000nm之间。
5.根据权利要求1-4任一项...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘丙学，叶璟，陈俊，弓胜民，王如己，杨容，于冰，王建涛，徐冉，
申请(专利权)人：国联汽车动力电池研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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