[发明专利]一种全固态电池芯及包含该电池芯的高性能固态电池

权利要求书

1.一种全固态电池芯，其特征在于：包括一体聚合而成的正极集流体（11）、一体化电极（12）和负极集流体（13），其中一体化电极（12）位于正极集流体（11）和负极集流体（13）之间，一体化电极（12）包括正极材料、负极材料和电解质，按质量份数计，其中正极材料包括聚合物单体1～5份、引发剂0.001～0.01份、碱金属盐0.2～3份、正极活性材料6～10份和炭黑1～2份；负极材料包括聚合物单体1～5份、引发剂0.001～0.01份、碱金属盐0.2～3份、负极活性材料6～10份和炭黑1～2份；电解质包括聚合物单体1～5份、引发剂0.001～0.01份、碱金属盐0.2～3份和0.01～1份填料；

其制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将聚合物单体、引发剂、碱金属盐、正极活性材料和炭黑进行混合，搅拌均匀获得前驱体溶液A；

步骤二、将聚合物单体、引发剂、碱金属盐和填料搅拌均匀获得聚合物电解质前驱体溶液B；

步骤三、将聚合物单体、引发剂、碱金属盐、负极活性材料和炭黑进行混合，搅拌均匀获得前驱体溶液C；

步骤四、调整刮刀与正极集流体之间的间隙，将前驱体溶液A和前驱体溶液B先后涂覆到正极集流体上，形成前驱体溶液A在底、前驱体溶液B在上的前驱复合薄膜一；

步骤五、调整刮刀与负极集流体之间的间隙，将前驱体溶液C涂覆到负极集流体上得到前驱复合薄膜二；

步骤六、将前驱复合薄膜一与前驱复合薄膜二通过辊压组合为前驱复合薄膜三，且其中前驱体溶液B和前驱体溶液C相接触；

步骤七、将前驱复合薄膜三经过加热固化处理，得到薄膜电极，经层叠或卷绕后得到原位聚合的全固态电池电芯。

2.根据权利要求1所述的一种全固态电池芯，其特征在于：所述聚合物单体为环氧乙烷、甲基丙烯酸甲酯、丙烯腈中的任意一种或几种的混合物。

3.根据权利要求1所述的一种全固态电池芯，其特征在于：所述引发剂为三氮化硼乙胺，过氧化二苯甲酰和偶氮二异丁腈中的任意一种或几种的混合物。

4.根据权利要求1所述的一种全固态电池芯，其特征在于：所述碱金属为锂盐和钠盐中的任意一种，所述钠盐为NaN(SO₂CF₃)₂、NaClO₄、NaSO₂CF₃和NaB(C₂O₄)₂中任意一种或几种的混合物，所述锂盐为LiN(SO₂CF₃)₂、LiClO₄、LiSO₂CF₃和LiB(C₂O₄)₂中的任意一种或几种的混合物。

5.根据权利要求1所述的一种全固态电池芯，其特征在于：所述填料为SiO₂、BaTiO₃、ZrO₂和Li₂O中的任意一种或几种的混合物。

6.根据权利要求1所述的一种全固态电池芯，其特征在于：所述正极活性材料为LFP、NCM和NCA中的任意一种，所述负极活性材料为石墨，硅和硅碳复合材料中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的一种全固态电池芯，其特征在于：所述正极活性材料为NaxMO₂和NaxM(CN)₆中的任意一种，且M为Ni、Mn、Fe、Co和Cu中的任意一种，所述负极活性材料为硬碳。

8.根据权利要求1所述的一种全固态电池芯，其特征在于：正极材料的厚度为10～100μm，电解质的厚度为10～100μm，负极材料的厚度为10～100μm。

9.一种高性能全固态电池，其特征在于：包含权利要求1至8中任意一项权利要求所述的一种全固态电池芯。