【技术实现步骤摘要】
本申请涉及全固态电池，特别涉及一种全固态电池正极片及其制备方法、全固态电池。
技术介绍
1、全固态电池，即电极和电解质在工作温度范围内均呈固态，不含任何液态组分的电池，其具有更高的能量密度和更好的长期循环性能。
2、全固态电池的正极通常由正极活性材料和固态电解质组成。在全固态电池的充电和放电循环期间，正极活性材料颗粒出现重复的体积膨胀或收缩现象，这使得正极活性材料和固态电解质之间的界面不稳定。而常见层状正极氧化物材料由于锂的脱嵌导致高度形变（高达8%），这易使得正极活性材料和固态电解质之间的界面脱粘。界面脱粘是全固态电池性能劣化和出现安全问题的主要原因，并且，这种界面脱粘现象在高负载的正极设计中尤为明显。
3、针对上述问题，现有研究提出电解质改性，包括加入锂盐添加剂等助剂；构建多层聚合物电解质；多层设计正极等，以构建稳定的正极-电解质中间相。但是，这些方法工艺复杂，并且多层设计中易出现层与层之间的界面问题，无法完全做到梯度设计，层与层之间粘结剂含量往往有跃迁式增长，无法确保正极活性材料与电解质的界面耐久性在整个厚度上相同。
技术实现思路
1、有鉴于上述现有技术的缺点，本专利技术提供一种全固态电池正极片及其制备方法、全固态电池，以解决现有全固态电池用正极片在电池循环期间无法确保正极活性材料与电解质的界面耐久性在整个厚度上相同，致使全固态电池性能劣化等问题。
2、为实现上述目的及相关目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、本专利技术第一方
4、当正极片的厚度为h μm，正极第一子层和正极第二子层的厚度为0.2h μm，正极第一子层的粘结剂含量为xawt%，正极第二子层的粘结剂含量为xbwt%，正极片满足以下关系式ⅰ：
5、-0.05≤xa+0.23- xb≤0.05。
6、进一步，h的范围为50 μm≤ h ≤300 μm。
7、进一步，正极第一子层的剥离力为yan/m，正极第二子层的剥离力为ybn/m，正极片满足以下关系式ⅱ：
8、-1≤ya+1.5- yb≤1。
9、进一步，正极第一子层和正极第二子层为相邻子层。
10、进一步，正极材料层的粘结剂含量满足以下条件（a）至（b）中的至少一种：
11、（a）粘结剂与正极材料层的质量比为（3~5）：100；
12、（b）粘结剂的含量沿靠近正极集流体至远离正极集流体方向呈递增分布。
13、进一步，正极材料层还包括固态电解质、正极活性材料和导电剂，其中，
14、固态电解质选自氧化物固态电解质、硫化物固态电解质和卤化物固态电解质中的至少一种；
15、正极活性材料选自锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、锂镍锰氧化物、锂镍钴锰氧化物、锂镍钴铝氧化物和富锂锰基氧化物中的至少一种；
16、导电剂选自石墨、石墨烯、炭黑、碳纤维和碳纳米管中的至少一种；
17、粘结剂选自丁苯橡胶、海藻酸钠、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸、乙烯-丙烯-二烯单体、苯乙烯-丁二烯橡胶、聚乙烯基甲基丙烯酸甘油异丁烯酸共聚物、氢化丁腈橡胶、丁腈橡胶、聚（丙烯酸-聚（乙二醇）甲基醚甲基丙烯酸酯）共聚物、聚偏氟乙烯和聚偏氟乙烯共聚物中的至少一种。
18、本专利技术第二方面提供一种全固态电池正极片的制备方法，包括以下步骤：
19、（1）配制正极浆料：将粘结剂溶解在有机溶剂中，得到粘结剂胶液；
20、将粘结剂胶液、正极材料组合物混合，得到正极浆料，其中，
21、粘结剂的分子量为500000 da~1200000 da，粘结剂的黏度为3000 mpa·s ~3500mpa·s；
22、有机溶剂的蒸汽压为1.5 kpa~3 kpa；
23、（2）将正极浆料涂覆在正极集流体表面，烘干，制备形成正极材料层，得到全固态电池正极片，其中，
24、烘干温度为120℃~150℃；
25、粘结剂与正极材料层的质量比为（3~5）：100。
26、根据上述技术手段，当本申请粘结剂的分子量在上述范围内时，粘结剂具有较高的粘接强度和耐久性，可有效控制正极浆料内各组分的沉降速率，从而调节粘结剂含量沿靠近正极集流体至远离正极集流体方向，即纵向，呈递增分布；同时满足上述条件的粘结剂能够改善全固态电池正极片各组分的界面接触，提升全固态电池的循环稳定性和快充性能。当粘结剂的黏度在上述范围内时，也可有效调节正极浆料内各组分的沉降速率，进而实现对粘结剂在正极材料层内的含量分布的调整。同时，本申请控制粘结剂的分子量和黏度、有机溶剂蒸汽压满足上述范围，有利于粘结剂的含量沿靠近正极集流体至远离正极集流体方向的递增分布；其次，上述条件的同时满足能够使得粘结剂在正极材料层内部的局部分布相对一致，而避免由于工艺参数的调整导致正极材料层出现粘结剂组分的突变，进而影响电池的循环稳定性。
27、此外，本申请控制烘干温度满足上述范围，以有效提升电池的性能。若烘干温度低于上述范围，则无法使粘结剂在纵向呈线性分布，且全固态电池正极片内部各组分的界面耐久性在整个厚度上不同，致使靠近负极侧的全固态电池正极片内部各组分容易发生界面脱粘现象。而烘干温度高于上述范围，则会使粘结剂极快地上浮，致使靠近正极集流体侧的粘结剂含量过低，从而使集流体与正极活性物质之间的粘接力差，进而使全固态电池正极膜片脱落，无法制备全固态电池。
28、并且，当本申请粘结剂与正极材料层的质量比满足上述比例时，其可以维持正极材料层与正极集流体之间的良好粘接力，同时不增大全固态电池正极片的电阻。
29、进一步，步骤（1）中，有机溶剂的极性参数为0~4.5。
30、根据上述技术手段，本申请控制有机溶剂的极性在上述范围内，以避免因有机溶剂极性过大，引起固态电解质分解问题，并提高全固态电池正极片内部的离子传输效率。
31、进一步，步骤（1）中，正极材料组合物包括正极活性材料、固态电解质和导电剂。
32、本专利技术第三方面提供一种全固态电池，包括如上述全固态电池正极片，或，包括根据上述制备方法制备的全固态电池正极片。
33、本专利技术的有益技术效果在于：
34、本专利技术通过优选粘结剂、有机溶剂和烘干温度，可以让粘结剂在正极材料层的纵向呈线性分布，从而原位形成粘结剂含量呈梯度分布的全固态电池正极片，进而使正极材料层中各子层之间的剥离力也呈现出线性分布趋势，以确保全固态电池正极片内部各组分的界面耐久性在整个厚度上相同，提升正极的一致性，进而提高全固态电池容量和循环性能。
35、本专利技术制备方法工艺简单，仅需一步即可原位形成粘结剂含量呈梯度分布的全固态电池正极本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种全固态电池正极片，包括正极集流体和形成于所述正极集流体表面的正极材料层，所述正极材料层包括粘结剂，其特征在于，所述正极材料层包括正极第一子层和正极第二子层，所述正极第一子层位于所述正极集流体和所述正极第二子层之间；
2.根据权利要求1所述的全固态电池正极片，其特征在于，所述H的范围为50 μm≤ H≤300 μm。
3.根据权利要求1所述的全固态电池正极片，其特征在于，所述正极第一子层的剥离力为Ya N/m，所述正极第二子层的剥离力为Yb N/m，所述正极片满足以下关系式Ⅱ：
4.根据权利要求1所述的全固态电池正极片，其特征在于，所述正极第一子层和所述正极第二子层为相邻子层。
5.根据权利要求1所述的全固态电池正极片，其特征在于，所述正极材料层的粘结剂含量满足以下条件（a）至（b）中的至少一种：
6.根据权利要求1所述的全固态电池正极片，其特征在于，所述正极材料层还包括固态电解质、正极活性材料和导电剂，其中，
7.一种全固态电池正极片的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中，正极材料组合物包括正极活性材料、固态电解质和导电剂。
10.一种全固态电池，其特征在于，包括如权利要求1~6任一项所述的全固态电池正极片，或，包括根据权利要求7~9任一项所述的制备方法制备的全固态电池正极片。
...【技术特征摘要】
1.一种全固态电池正极片，包括正极集流体和形成于所述正极集流体表面的正极材料层，所述正极材料层包括粘结剂，其特征在于，所述正极材料层包括正极第一子层和正极第二子层，所述正极第一子层位于所述正极集流体和所述正极第二子层之间；
2.根据权利要求1所述的全固态电池正极片，其特征在于，所述h的范围为50 μm≤ h≤300 μm。
3.根据权利要求1所述的全固态电池正极片，其特征在于，所述正极第一子层的剥离力为ya n/m，所述正极第二子层的剥离力为yb n/m，所述正极片满足以下关系式ⅱ：
4.根据权利要求1所述的全固态电池正极片，其特征在于，所述正极第一子层和所述正极第二子层为相邻子层。
5.根据权利要求1所述的全固态电池正极片，其特...
【专利技术属性】
技术研发人员：余乐，郑大为，李谦，吕文彬，
申请(专利权)人：远景动力技术鄂尔多斯市有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。