[发明专利]全固态离子电池的阴极浆料组合物和包括所述组合物的全固态离子电池的阴极

说明书

本文提供了全固态离子电池的阴极浆料组合物和包括所述组合物的全固态离子电池的阴极。更具体地，阴极浆料组合物(和包括所述阴极浆料组合物的阴极)包含粘合剂，通过使用腈含量为约20重量％至约43重量％的氢化丁腈橡胶作为粘合剂并且使用具有不同极性的三种组分的混合物作为分散溶剂，所述粘合剂可以完全溶解在阴极浆料中。因此，浆料中的这些组分的分散性和内聚力显著改进。

技术领域

本发明涉及全固态离子电池的阴极浆料组合物和包括所述组合物的全固态离子电池的阴极。更具体地，本发明涉及全固态离子电池的阴极浆料组合物和包括所述组合物的全固态离子电池的阴极，其中粘合剂可以完全溶解在阴极浆料中。通过使用腈含量为20至43重量％的氢化丁腈橡胶作为粘合剂并且使用具有不同极性的三种组分的混合物作为分散溶剂，浆料中包含的组分的分散力和结合力相对于现有技术的组合物和阴极得到显著改进。

背景技术

目前，从大型设备(例如车辆和储能系统)到小型设备(例如移动电话、摄影机和笔记本电脑)都已经广泛使用二次电池。相对于Ni-Mn电池或Ni-Cd电池，锂二次电池作为二次电池的优点在于每单位面积的大容量。然而，锂二次电池可能容易过热，仅具有约360Wh/kg的能量密度，并且具有较差输出。因此这些电池不适合作为可以应用于车辆的下一代电池。

因此，对具有高输出和高能量密度的全固态离子电池具有越来越高的兴趣。全固态离子电池包括含有活性材料的阴极、固体电解质、导电材料、粘合剂等、阳极和介于阴极和阳极之间的固体电解质。

固体电解质通常包含硫化物基固体电解质。在使用强极性溶剂的一些情况下，硫化物基固体电解质可以溶解或离子导电率降低。由于这些特征，可以使用非极性或弱极性溶剂。

然而，当使用非极性或弱极性溶剂时，可以加入的粘合剂的类型非常有限。例如，当腈基粘合剂与非极性或弱极性溶剂一起使用时，粘合剂不能完全溶解在溶剂中并且不能在浆料中均匀分散。此外，浆料的组分的内聚力变差并且不溶性粘合剂增加阴极中的电阻。因此，电池的性能和寿命变差。

因此，与全固态离子电池中的活性材料、固体电解质和导电材料无反应性。需要进行研究和开发，旨在通过增加粘合剂的溶解度改进电极中的浆料的分散力同时维持化学稳定性。

公开于背景技术部分的上述信息仅仅旨在加深对本发明背景技术的理解，因此其可以包含的信息并不构成在本国已为本领域技术人员所公知的现有技术。

发明内容

本发明致力于解决与现有技术相关的上述问题。

本发明的发明人发现，通过使用腈含量为约20重量％至约43重量％(例如约20重量％、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42或约43重量％)的氢化丁腈橡胶作为粘合剂并且使用具有不同极性的三种组分的混合物作为分散溶剂，粘合剂可以完全溶解在阴极浆料中并且浆料中包含的组分的分散力和结合力可以显著改进。

更具体地，第一分散溶剂用于完全或部分溶解可以用在全固态离子电池的阴极中的粘合剂并且分散阴极中的阴极活性材料、固体电解质和导电材料。第二分散溶剂和第三分散溶剂用于完全溶解粘合剂并且通过延迟阴极活性材料、硫化物基固体电解质和导电材料在分散溶剂中的沉淀速度从而改进分散。

因此，本发明的目的是提供用于全固态离子电池的阴极浆料组合物，所述组合物能够显著改进粘合剂的溶解度。

本发明的另一个目的是提供包括所述阴极浆料组合物的用于全固态离子电池的阴极。

本发明的又一个目的是提供包括所述阴极的全固态离子电池。