[发明专利]全固体电池的固体电解质片材、其制造方法和全固体电池

说明书

本发明提供一种用于全固体电池的固体电解质片材，其具有包括聚(甲基丙烯酸甲酯)和离子导电材料的载体膜，并具有涂覆在载体膜上的固体电解质浆料。固体电解质片材和包括该固体电解质片材的全固体电池可以实现将固体电解质层形成为薄膜，并可以防止在将正极和负极堆叠时的短路。固体电解质片材和全固体电池可以防止全固体电池短路引起的产率降低，并可以因固体电解质层中并入的离子导电材料而使多余的孔最小化，以抑制锂枝晶的形成。

技术领域

本公开内容涉及用于全固体电池的固体电解质片材、全固体电解质片材的制造方法以及包括全固体电解质片材的全固体电池。

背景技术

二次电池例如锂电池正在越来越多地应用于许多种应用中，其包括便携信息终端、便携电子装置、车辆、电动车辆和混合动力电动车辆。对于固体或全固体电池的需求日益增加，因为其更有效地使用无机固体电解质来代替由于高易燃性而很容易在泄漏时点燃的有机溶剂电解质，以实现或改善二次电池的安全性。

换言之，全固体电池是指包括固体电解质来代替常规电池结构中的聚合物电解液的电池。全固体电池可以在同样提供化学稳定性的同时解决例如泄漏或点燃的安全性问题。全固体电池由于其结构特征而没有用于防止正极和负极之间的电短路的隔膜型元件。此外，在全固体电池的制造中，发生以下问题，例如，由于电极表面不均匀导致固体电解质薄层堆叠困难，由于正极和负极之间的短路导致产率降低。而且，难以实现或达到用于常规全固体电池制造方法的具有固体电解质堆叠涂层的固体电解质薄层。

该背景技术部分公开的上述信息仅仅用于增强对本公开内容背景的理解。因此，背景技术可以含有不构成在该国家中本领域普通技术人员已经知晓的相关技术的信息。

发明内容

本公开内容致力于解决有关领域相关的上述问题。

本公开内容涉及提供一种用于全固体电池的固体电解质片材，其可以保持固体电解质层的离子导电性，实现将固体电解质层形成为薄层，并防止在将正极和负极堆叠时的短路。本公开内容还涉及包括该固体电解质片材的全固体电池。

一方面，本公开内容提供用于全固体电池的固体电解质片材。固体电解质片材具有包括聚(甲基丙烯酸甲酯)和离子导电材料的载体膜和涂覆在载体膜上的固体电解质浆料。

离子导电材料可以是包括Li₂S-P₂S₅的化合物，优选Li₆PS₅X(X＝Cl或Br)。

此外，固体电解质浆料可以涂覆在载体膜的一个或两个表面上。固体电解质浆料可以包括固体电解质、丁腈橡胶粘合剂和有机溶剂。

固体电解质浆料涂覆的厚度可以为20-40μm(大约0.0008-0.0016in)。

另一方面，本公开内容提供一种制造全固体电池的方法。该方法包括将正极集流器、正极层、通过根据本公开内容的方法制造的固体电解质片材、负极层和负极集流器堆叠，生成全固体电池。该方法还包括将全固体电池在3-7吨(6,000-14,000psi)的压力下和80-120℃(176-248°F)的温度下干燥30分钟至3小时。

以下对本公开内容的其他方面和实施方式加以讨论。

附图说明

现参考某些实施方式对本公开内容的上述和其他特征加以详述，上述实施方式在附图中说明，并且仅出于示例说明在下文中给出。因此附图无意于对本公开内容加以限定，其中：

图1显示在高温高压下对常规全固体电池进行干燥时针孔的形成；

图2显示了浸渍有离子导电材料并且在高温高压下对根据本公开内容一实施方式制造的全固体电池进行干燥时形成高密度电解质层的的固体电解质层；