[发明专利]一种全固态电池及其集流器和制备方法在审
申请号: | 201510963366.3 | 申请日: | 2015-12-17 |
公开(公告)号: | CN105609782A | 公开(公告)日: | 2016-05-25 |
发明(设计)人: | 徐志彬;钟海;路鹏浩;丁飞 | 申请(专利权)人: | 中国电子科技集团公司第十八研究所 |
主分类号: | H01M4/66 | 分类号: | H01M4/66;H01M10/0525;H01M10/058 |
代理公司: | 天津市鼎和专利商标代理有限公司 12101 | 代理人: | 李凤 |
地址: | 300384 天津*** | 国省代码: | 天津;12 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 一种 固态 电池 及其 集流器 制备 方法 | ||
技术领域
本发明属于锂离子电池技术领域,特别是涉及一种全固态电池及其集流器和制备方 法。
背景技术
目前,在锂离子电池中,由于大量使用酯类、醚类等易燃的有机电解液,存在严重 的安全隐患,当电池因为任何原因短路时,电池内能量会在短时间以热的形式释放出来, 点燃这些作为溶剂的醚类,引发爆炸。以固体电解质替代有机电解液的全固态锂电池,在 解决传统锂离子电池容量偏低和使用寿命偏短这两个关键问题的同时,有望彻底解决电池 的安全性问题,因而固体电解质取代传统液体有机电解液的全固态锂电池正吸引越来越多 的关注。
在以硫化物材料为固体电解质的全固态锂电池中,虽然固体电解质的室温离子电导率 已经较高,但是整体电池的容量仍然不高,循环性衰减比较严重。经过研究发现,全固态 电池中界面对于电池整体性能影响非常关键,这个界面不光仅仅指活性物质与固态电解质 的界面,还包括活性物质层与集流器的界面。现有的文献报道一般都是关注与前者,而忽 略了后者对电池性能的影响,因而由于性能和工艺的问题导致全固态电池实用化上面还是 存在一定的问题。目前,电池在组装过程中,一般在电池极芯正负极端面设置集流器组件, 集流器主要起集流的作用,能有效的降低电池内阻,提高单体电池放电一致性及电池组的 大电流放电性能。而全固态电池由于采用无机化合物,具有易裂易脆等特征,因而集流器 采用比较厚的不锈钢为集流器,这样会导致活性物质层与集流器之间的电接触问题,特别 是无外加压力的状态下,这个问题导致电池无法充放电。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种全固态电池及其集流器和制备 方法。
本发明的目的之一是提供一种能够与正负极层完好紧密的附着在一起,保证正负极层 与集流器的电接触,能够大幅度的降低集流器与活性层的接触电阻(界面阻抗),提升电 池的倍率性能,能够增强电芯的稳定性等特点的全固态电池用集流器。
本发明全固态电池用集流器所采取的技术方案是:
一种全固态电池用集流器,其特点是:全固态电池用集流器为泡沫状金属片,或者类 似泡沫多孔的导电体,泡沫状集流器承压下会收缩。
本发明全固态电池用集流器还可以采用如下技术方案:
所述的全固态电池用集流器,其特点是:泡沫状金属片为泡沫状多孔金属片,导电体 为铝、铜、钢、铁、镍、或等可导电的材料。
所述的全固态电池用集流器,其特点是:集流器为矩形或圆形,厚度为50-200μm。
本发明的目的之二是提供一种具有结构简单,能够大幅度的降低集流器与活性层的接 触电阻(界面阻抗),提升电池的倍率性能,能够实现软包装全固态电池在室温的条件下 无外施加的压力充放电等特点的全固态电池。
本发明全固态电池所采取的技术方案是:
一种全固态电池,其特点是:全固态电池由正极集流器、正极层、电解质层、负极层、 负极集流器依次组装而成,正极集流器和负极集流器采用泡沫状金属片或者类似泡沫多孔 的导电体,泡沫状集流器承压下会收缩。
本发明全固态电池还可以采用如下技术方案:
所述的全固态电池,其特点是:全固态电池的电池芯为正极集流器、正极层、电解质 层、负极层、负极集流器依次组装而成的单个电池芯结构,或者多个内部串联电池芯结构。
本发明的目的之三是提供一种采用一体化压制而成的电芯,简化了软包装电池组装工 艺,具有工艺简单,操作方便,产品性能优良等特点的全固态电池的制备方法。
本发明全固态电池的制备方法所采取的技术方案是:
一种全固态电池的制备方法,其特点是:全固态电池的制备过程包括:
首先,对泡沫状集流器进行预先压制,压制压力小于300MPa;
其次,将电池负极材料与集流器在电池模具中进行一体压制,压制压力为100- 500MPa;
第三步,在负极侧分散固体电解质材料,压制成型,压制压力为小于300MPa;
第四步,在固体电解质侧均匀分散正极材料,并在正极材料上放置经过预压的泡沫状 集流器,进行整体压制成型,压制压力为100-500MPa;完成全固态电池的组装。
本发明全固态电池的制备方法还可以采用如下技术方案:
所述的全固态电池的制备方法,其特点是:首先对泡沫状集流器进行预先压制的压制 压力为100-200MPa。
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