[发明专利]一种固态锂电池的合成及一种石墨复合负极片和磷酸铁锂复合正极片的制备方法

说明书

本发明公开了一种固态锂电池的合成，其特征在于：所述固态锂离子电池合成步骤：步骤一：将磷酸铁锂复合正极片与聚氧化乙烯基锂离子导体固体电解质，石墨复合负极片进行叠片、组装得到固态锂离子电池；步骤二：将得到固态锂离子电池在60℃、0.3C充放电，充放电截止电压4.2V‑3.0V的条件下进行充放电循环测试，结果显示首次放电比容量为130‑144mAh/g，循环20周后，容量保持率为86‑75％。优点是：固态锂离子电池的结构包括正极、电解质、负极，全部由固态材料组成，其中固体电解质在传导锂离子的同时，使得电池构建过程得到了大幅简化。

技术领域

本发明涉及新能源锂电领域，尤其涉及了一种固态锂电池的合成，还涉及了一种石墨复合负极片的制备方法，还一种磷酸铁锂复合正极片的制备方法。

背景技术

目前商用锂离子电池一般采用有机液态电解质和凝胶态电解质，不可避免的在电池体系中引入了易挥发、易燃、易爆的有机液体，给电池体系带来严重的安全隐患，和有机液态及凝胶态电解质相比，固态电解质有着更高的安全性、热稳定性、电化学稳定性。因此，将电解液替换成固体电解质、开发全固态锂离子电池，是从根本上解决安全问题的必经之路。全固态锂离子电池为负极采用金属锂提供了一种可能，然而金属Li在循环过程中会有锂枝晶的产生，不但会使可供嵌/脱的锂量减少，更严重的是会造成短路等安全问题，同时金属Li十分活泼，容易与空气中的氧气和水分等发生反应，并且金属Li不能耐高温，给电池的组装和应用带来困难，故现阶段要实现负极采用金属锂进行大规模批量化生产依然存在很大的挑战。石墨碳材料是当前商业锂离子电池中应用最广泛同时也是最为成熟的负极材料，具有适合于锂离子嵌入和脱出的层状结构，具有良好的电压平台，充放电效率在90％以上，虽然理论容量较低(仅为372mA·h/g)，但在一些对安全性要求比较高的场合依然有着重要的应用。

发明内容

本发明的目的是：提供一种固态锂电池的合成及一种石墨复合负极片和磷酸铁锂复合正极片的制备方法，由本发明的石墨复合负极材料搭配磷酸铁锂复合正极材料制作的固态电池在0.3C电流下，容量发挥最大可达144mAh/g，且本发明公开的合成方法具有大规模批量生产的可能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种固态锂电池的合成，所述固态锂电池合成步骤：步骤一：将磷酸铁锂复合正极片与聚氧化乙烯基锂离子导体固体电解质，石墨复合负极片进行叠片、组装得到固态锂电池；

步骤二：将得到固态锂电池在60℃、0.3C充放电，充放电截止电压2.8V-3.7V的条件下进行充放电循环测试，结果显示首次放电比容量为130-144mAh/g，循环400周后，容量保持率为93-88％。

一种石墨复合负极片的制备方法，所述石墨复合负极片的制备步骤如下：步骤一：将石墨材料及导电剂按照质量比为73-88：3在共混机中共混；

步骤二：将共混后的混合粉末和粘结剂按照质量比为76-86：4混合均匀得到1.2-1.35kg的混合物，将其均匀分散在1.5-1.69kg的N-甲基吡咯烷酮溶液中，然后注入1.23-1.5kg由聚氧化乙烯及锂盐形成的配合物电解质，其中聚氧化乙烯：锂盐：N-甲基吡咯烷酮溶液的质量比为2:1:10；

步骤三：用真空行星搅拌机充分搅拌均匀以得到石墨复合负极浆料，用涂布机将复合负极浆料涂布在厚度为10μm的涂炭铜箔上，涂布厚度为110μm，收卷后的极片再在105℃的真空烘烤箱中进行干燥24h，对干燥后的电极片进行辊压(压实控制在1.2-1.7mg/cm³)，分切得到石墨复合负极片。

所述石墨材料，包括天然石墨，人造石墨，天然-人造混合石墨。

所述导电剂，包括Surpe-P，乙炔黑，KS-6，CNT，石墨烯，科琴黑。