[发明专利]一种用于固态锂离子电池的复合正极材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于电池技术领域。具体地，本发明涉及一种用于锂离子电池的正极材料的制备方法，尤其涉及一种用于固态锂离子电池的复合正极材料的制备方法。

背景技术

锂离子电池是一种新型的可充电电池，具有高电压、高能量密度、环保无污染等优点，被誉为“最有前景的化学电源”。随着低碳经济的方兴未艾，锂离子电池正朝着汽车动力和电网储能等方向积极发展。

传统结构的动力型锂离子电池拥有电压高、能量密度高、循环性能好等特点，在便携式数码产品如手机、相机、笔记本电脑中得以广泛使用，同时在电动自行车领域也开始逐渐应用，但由于使用易燃易爆的有机碳酸酯类电解液作为有机电解质溶液，导致电解质泄漏以及由此引发的电池爆炸、火灾等事故频发。

目前提高锂离子电池的安全性的一个有效办法就是使用固态电解质，其在简化电池安全装置大大提高安全性的同时又降低成本。

对于固态锂离子电池，固体电解质与电极活性物质之间的界面接触状态直接影响电池性能。主要是固态电解质与电极之间的接触不好，增大了二者之间的接触电阻，也导致整个电池的内阻过大，锂离子无法在电极与电解质之间很好地穿梭移动，降低了电池容量，也造成了较低的耐久性和较高的界面电阻。

制备固态锂离子电池的现有技术之一是将固态电解质前驱体与正极活性材料按照一定比列混合并涂布，然后经过高温烧结得到电极。在利用传统液态锂离子电池电极生产线制备固态锂离子电池电极时需要在该生产线上增加高温烧结设备(参见图1)。

制备固态锂离子电池的另一种现有技术是将正极活性物质以及固态电解质按照一定比例分层涂布、延压、裁切、叠片等，然后在叠片后进行高温烧结，得到需要的固态锂离子电池电极(参见图1)。这种方法同样需要在传统液态锂离子电极生产线中增加高温烧结设备，需要对液态锂离子电池生产线进行改造，费用较高，且破坏了原有液态锂离子电池电极生产线的连续性。

因此，本领域中一直在寻找一种在不改变现有液态锂离子电池电极生产线的基础上制备固态锂离子电池电极的方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是在制备固态锂离子电池电极过程中避免对现有液态锂离子电池电极生产线连续性的破坏。

本发明所要解决的问题通过以下技术方案得以解决：

根据本发明的第一方面，提供一种用于固态锂离子电池的复合正极材料的制备方法，其包括如下步骤：

i)将固态电解质或其前驱体与正极活性物质或其前驱体均匀混合以得到混合物粉末；和

ii)将所述混合物粉末高温烧结以得到粉末形式的包含固态电解质和正极活性物质的所述复合正极材料。

根据本发明的第二方面，提供通过上述复合正极材料的制备方法所获得的复合正极材料。

根据本发明的第三方面，提供一种固态锂离子电池正极的制备方法，其包括如下步骤：

i)采用本发明的第一方面中所述的制备方法来制备复合正极材料；和

ii)将所得复合正极材料配制成正极浆料，将所得正极浆料涂布到正极基底上，经干燥、碾压、分切后得到正极。

根据本发明的第四方面，提供通过上述固态锂离子电池正极的制备方法所获得的固态锂离子电池正极。

根据本发明的第五方面，提供一种固态锂离子电池的制备方法，其包括如下步骤：

i)采用本发明的第三方面中所述的制备方法来制备正极；

ii)制备负极；和

iii)将正极和负极与固体电解质进行叠片、组装以得到固态锂离子电池。

根据本发明的第六方面，提供通过上述固态锂离子电池的制备方法所获得的固态锂离子电池。

本发明针对现有固态锂离子电池生产制备方法中存在的问题提出一种预先混合固态电解质与正极活性材料再进行涂布的方法。

通过本发明复合正极材料的制备方法可减小固态电解质与正极材料之间的界面电阻。将采用本发明复合正极材料的制备方法获得的复合正极材料用于制备固态锂离子电池时可以不改变传统液态锂离子电池电极生产线。

本发明固态锂离子电池正极的制备方法可以在不改变传统液态锂离子电池电极生产线的基础上进行，能够大大降低通过改造液态锂离子电池生产线来制备固态锂离子电池的设备改造成本。本发明的固态锂离子电池的固体电解质与正极活性物之间锂离子的电导率高、内阻低，倍率放电性能良好。