[发明专利]全固态锂离子电池及其制备方法

说明书

本发明提供一种全固态锂离子电池及其制备方法。该全固态锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：a.制备氧化物类型的固态电解质层；b.将正极活性材料和锂离子导电粘结剂混合制成正极层浆料；c.将负极活性材料和锂离子导电粘结剂混合制成负极层浆料；d.将所述正极层浆料和所述负极层浆料分别涂覆于所述固态电解质层两侧，然后进行干燥处理，以分别形成正极层和负极层；e.在所述正极层或所述负极层的外表面分别涂覆金形成正极集流层和负极集流层，以获得所述全固态锂离子电池；其中，所述正极层浆料和所述负极层浆料中的至少一个还包括导电材料，所述锂离子导电粘结剂包括PAALi和锂盐。该制备过程简单且正极层浆料和负极层浆料涂覆于固态电解质层的过程不需要高温烧结，成本低，适于大规模生产。

技术领域

本发明涉及能量存储领域，特别涉及一种全固态锂离子电池及其制备方法。

背景技术

全固态锂离子电池(AASB)作为未来能量存储的候选者，由于其能够克服很多目前有机物电解质锂离子电池所存在的一些问题，在能量存储领域展现出广阔的应用前景。众所周知，有机物电解质的电化学窗口较低，其分解电压为4.5V vs Li⁺/Li，并且其可燃性易导致安全问题。另外，有机物电解质对空气敏感，会导致容量衰减，且其工作温度范围较窄。块状氧化物类型的全固态电池则显示出了较多优势，例如，与氧化物类全固态电池相比具有较高的安全性，与有机物液态电池相比具有较低的生产成本，这是由于它可以在空气气氛中大规模生产，以及具有较高的能量密度，较小的无效质量损失。目前已经研究了全固态电池的多种制备方法，例如将正极浆料涂在固态电解质上然后在高温下烧结，通常为700至1200℃，或直接将正极沉积到固态电解质中，或采用胶状粘结剂制备准固态电池。这些方法制备的全固态电池都存在界面粘接性差的问题，进而导致电池容量低和阻抗高。

发明内容

针对以上电池界面粘接性差的技术问题，有必要提供一种界面粘接性好的全固态锂离子电池及其制备方法。

本发明的目的之一，在于提供一种全固态锂离子电池，包括：固态电解质层，所述固态电解质层为氧化物类型的；正极层，其粘结至固态电解质层的一侧，所述正极层包括正极活性材料和锂离子导电粘结剂；负极层，其粘结至固态电解质层的另一侧，所述负极层包括负极活性材料和锂离子导电粘结剂；正极集流层，其涂覆至所述正极层的外表面，和负极集流层，其涂覆至所述负极层的外表面，其中，所述正极层和所述负极层中的至少一个还包括导电材料，所述锂离子导电粘结剂包括PAALi和锂盐。

在其中一个实施例中，所述导电材料为导电碳和碳纳米管的混合物或其中的至少一种。

在其中一个实施例中，上述全固态锂离子电池中的所述固态电解质层为LAGP或Garnet固态电解质，所述正极活性材料是包含Li、Ni和Mn的氧化物，所述负极活性材料是包含Li和Ti的氧化物。

在其中一个实施例中，在上述全固态锂离子电池中，所述LAGP固态电解质的组成为Li_1.5Al_0.5Ge_1.5-xSi_x(PO₄)₃，其中x小于1.5，Garnet固态电解质的组成为掺杂后的Li_6.5La₃Zr_1.5Ta_0.5O₁₂。

在其中一个实施例中，上述全固态锂离子电池中的正极层/固态电解质层/负极层结构为LiNi_0.5Mn_1.5O₄(LNMO)/Li_1.5Al_0.5Ge_1.5-xSi_x(PO₄)₃(LAGP)/Li₄Ti₅O₁₂(LTO)。