【技术实现步骤摘要】
本申请涉及电池领域，更具体地，涉及全固态干法正极极片和全固态电池。
技术介绍
1、在新能源领域的快速发展中，诸如锂离子电池的电池发展尤为重要，而全固态电池被视为商业化锂离子电池的最终形态之一，通过将易燃的液态电解质替换为固态电解质，可以为用户提供更安全的下一代动力电池，具有更高的能量密度和更好的长期循环性能。全固态复合正极主要由正极活性材料和固态电解质组成，其中正极活性材料和固态电解质混合以增大接触面积，降低内阻，并提高正极的面负载。然而，在电池充电与放电循环期间重复的正极活性材料颗粒体积膨胀/收缩会导致正极活性材料和固态电解质的界面不稳定。常见层状正极氧化物材料因脱嵌锂导致的高度形变（高达8%）容易导致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安全问题的主要原因。在充电过程中，锂离子的移动方向是从正极向负极侧移动，靠近负极侧的正极活性材料颗粒将首先脱锂；同样在放电期间，更靠近负极侧（即，靠近正极集流体）的正极活性材料颗粒被更多地锂化，表明更靠近负极侧的正极活性材料颗粒面临更严重的正极活性材料与电解质的界面脱粘问题。这种现象在高负载的正极设计中尤为明显，这也意味着需要界面强度的梯度设计，以使正极活性材料与电解质的界面耐久性在整个厚度上维持其一致性。
2、现有技术存在的缺陷：
3、1）在电池充电与放电循环期间重复的正极活性材料颗粒体积膨胀/收缩会导致正极活性材料和固态电解质的界面不稳定。常见层状正极氧化物材料因脱嵌锂导致的高度形变（高达8%）容易导致正极活性材料和固态电解质之间的
4、2）纤维状粘结剂缺陷：用于干法工艺的代表性纤维状粘结剂是聚四氟乙烯（ptfe），但是ptfe无法保证正极活性材料、固态电解质和导电剂之间有足够的界面粘合力。因此，需要进一步的改进。
技术实现思路
1、本申请通过结合纤维状粘结剂和非纤维状粘结剂，使全固态干法正极极片内部各组分的界面耐久性在整个厚度上维持了良好的一致性，该全固态干法正极极片的设计可以在电池循环期间维持全固态干法正极极片内部各组分的良好界面接触，开发可以具有长循环寿命和高倍率性能的高能量密度全固态电池。
2、本申请的一些实施例提供了一种全固态干法正极极片，包括：正极集流体；第一干法正极层，靠近所述正极集流体设置；以及第二干法正极层，相对于所述第一干法正极层远离所述正极集流体设置，其中，所述第一干法正极层包括第一纤维状粘结剂，并且所述第二干法正极层包括第二纤维状粘结剂与非纤维状粘结剂。本申请通过在第二干法正极层中复合纤维状粘结剂和非纤维状粘结剂，可以使全固态干法正极极片内部各组分的界面耐久性在整个厚度上相同。该设计可以在电池循环期间维持全固态干法正极极片内部各组分的良好界面接触，从而使得相应的全固态电池可以具有长循环寿命和高倍率性能。在一些实施例中，所述第一纤维状粘结剂与所述第二纤维状粘结剂相同或不同。
3、在一些实施例中，所述第一干法正极层中第一纤维状粘结剂的质量含量为0.5%-2%。在一些实施例中，所述第二干法正极层中的所述第二纤维状粘结剂与所述非纤维状粘结剂的质量比为1:0.3~2，可选为1:1~1.5，并且所述第一干法正极层与所述第二干法正极层的厚度比为1:0.1~1。在一些实施例中，所述第二干法正极层中非纤维状粘结剂的质量含量为0.1%-3.4%。在一些实施例中，所述第二干法正极层中的所述纤维状粘结剂与非纤维状粘结剂质量比与所述第一干法正极层与所述第二干法正极层的厚度比的比值为1:1.8~2.2，可选为1:2。在一些实施例中，所述第一干法正极层中包括第一正极活性材料，并且所述第二干法正极层中包括第二正极活性材料，其中，基于所述第一干法正极层的质量，所述第一干法正极层中的所述第一正极活性材料的质量含量为w1，并且基于所述第二干法正极层的质量，所述第二干法正极层中的所述第二正极活性材料的质量含量为w2，其中，w1为60%-90%，且w1:w2为1:1~1.6。在一些实施例中，所述第一正极活性材料和所述第二正极活性材料包括镍元素，其中，基于所述第一正极活性材料的质量，所述第一正极活性材料中的镍元素质量含量为w3，并且基于所述第二正极活性材料的质量，所述第二正极活性材料中的镍元素质量含量为w4，其中，w3为60%-95%，且w3:w4为1:1~1.6。在本申请中，所述第一正极活性材料与所述第二正极活性材料不同。在第一干法正极层与第二干法正极层中采用以上正极活性材料含量比和正极活性材料镍元素含量比，同时在第二干法正极层中采用大小颗粒正极活性材料（即，采用第一子正极活性材料和第二子正极活性材料）复配策略，可以极大提升全固态干法正极极片的面容量和正极活性材料的利用率，进而提升电池的能量密度。同时在第二干法正极层中设计合理的纤维状粘结剂与非纤维状粘结剂质量比，调整第一干法正极层与第二干法正极层的厚度比，可以在提升电池能量密度的同时有利于促进正极深度方向的反应动力学均匀化，使全固态干法正极极片内部各组分的界面耐久性在整个厚度上相同，从而提升电池性能和循环稳定性。
4、在一些实施例中，所述第二正极活性材料包括第一子正极活性材料和第二子正极活性材料，其中，在体积基准的粒度分布中，所述第一正极活性材料从小粒径侧起、达到体积累积50%的粒径为2μm-5μm；在体积基准的粒度分布中，所述第一子正极活性材料从小粒径侧起、达到体积累积50%的粒径为2μm-5μm；以及在体积基准的粒度分布中，所述第二子正极活性材料从小粒径侧起、达到体积累积50%的粒径为7μm-12μm。
5、在一些实施例中，所述第一干法正极层和所述第二干法正极层中还包括固态电解质和导电剂，其中，所述第一干法正极中的所述第一正极活性材料、固态电解质、导电剂和所述第一纤维状粘结剂的质量比为60~90：5~30：1~5：0.5~2，并且所述第二干法正极中的第二正极活性材料、固态电解质、导电剂和所述第二纤维状粘结剂与所述非纤维状粘结剂两者的质量比为60~90：5~30：1~5：0.5~5。
6、在一些实施例中，所述非纤维状粘结剂包括羧甲基纤维素钠、la型水性电极粘合剂、丁苯橡胶、海藻酸钠、聚丙烯腈、聚氨酯、聚丙烯酸或聚偏氟乙烯中的至少一者。
7、在一些实施例中，所述纤维状粘结剂包括聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚丙烯、聚乙烯、乙烯-辛烯共聚物或聚酰亚胺中的至少一者。
8、本申请的另一些实施例提供了一种全固态电池，其特征在于，包括上述全固态干法正极极片。
9、本申请采用梯度设计的全固态干法正极极片，即，采用第一干法正极层和第二干法正极层，能够有效提升电池的常温循环圈数，从而提升电池性能和循环稳定性。
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1.一种全固态干法正极极片，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的全固态干法正极极片，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的全固态干法正极极片，其特征在于，所述第二干法正极层中的所述纤维状粘结剂与非纤维状粘结剂质量比与所述第一干法正极层与所述第二干法正极层的厚度比的比值为1:1.8~2.2。
4.根据权利要求1所述的全固态干法正极极片，其特征在于，所述第一干法正极层中包括第一正极活性材料，并且所述第二干法正极层中包括第二正极活性材料，
5.根据权利要求4所述的全固态干法正极极片，其特征在于，所述第一正极活性材料和所述第二正极活性材料包括镍元素，
6.根据权利要求5所述的全固态干法正极极片，其特征在于，所述第二正极活性材料包括第一子正极活性材料和第二子正极活性材料，
7.根据权利要求2所述的全固态干法正极极片，其特征在于，所述第二干法正极层中的所述第二纤维状粘结剂与所述非纤维状粘结剂的质量比为1:1~1.5。
8.根据权利要求3所述的全固态干法正极极片，其特征在于，所述第二干法正极层中的所述纤
9.根据权利要求4所述的全固态干法正极极片，其特征在于，所述第一干法正极层和所述第二干法正极层中还包括固态电解质和导电剂，
10.一种全固态电池，其特征在于，包括根据上述权利要求1-9中任一项所述的全固态干法正极极片。
...【技术特征摘要】
1.一种全固态干法正极极片，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的全固态干法正极极片，其特征在于，
3.根据权利要求2所述的全固态干法正极极片，其特征在于，所述第二干法正极层中的所述纤维状粘结剂与非纤维状粘结剂质量比与所述第一干法正极层与所述第二干法正极层的厚度比的比值为1:1.8~2.2。
4.根据权利要求1所述的全固态干法正极极片，其特征在于，所述第一干法正极层中包括第一正极活性材料，并且所述第二干法正极层中包括第二正极活性材料，
5.根据权利要求4所述的全固态干法正极极片，其特征在于，所述第一正极活性材料和所述第二正极活性材料包括镍元素，
6.根据权利要求5所述的全固态干法正极极片，其特征...
【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：
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