[发明专利]一种固态电池用复合正极及其制备方法

说明书

本发明涉及一种固态电池用复合正极，复合正极包括复合正极片以及由固态电解质浆料涂覆在复合正极片上形成的电解质膜，复合正极片由复合正极浆料涂覆在正极集流体上形成，固态电解质浆料包括质量比为1～5:1的聚合物和锂盐；复合正极浆料包括质量比为250～350:5～35:5～35:1～5:1的正极活性材料、导电剂、粘结剂、聚合物和锂盐。本发明有效降低界面内阻，改善界面阻抗，减少离子传输距离，从而提升固态电池的容量，有效的提升其拉伸强度，从而提升固态电池的容量与安全性能。另外，本发明的固态电池使用于NCM111、NCM523、NCM622、NCM811、LFP、LCO等多个电池系统，适用范围广。

技术领域

本发明属于新能源领域，具体涉及一种固态电池用复合正极及其制备方法。

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。因此，将电解液替换成固态电解质，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。全固态电池的结构包括正极、电解质、负极，其中固态电解质在传导锂离子的同时起到了隔膜阻碍电子传输的作用，使得电池构建过程得到大幅简化。

除了固态电解质，电极材料对固态电池的影响也至关重要。虽然固态电解质与电极材料界面基本不存在固态电解质分解的副反应，但是固体特性使得电极/电解质界面相容性不佳，高的界面阻抗严重影响了离子的传输，最终导致固态电池的循环寿命低、倍率性能差。另外，全固态锂离子电池的开发与应用未来必然会从小型全固态薄膜电池推广至大型全固态储能型电池，然而传统的电极材料已经无法满足目前对高能量密度的要求。基于上述原因，对于电极材料的研究主要集中在两个方面：一是对电极材料及其界面进行改性，改善电极/电解质界面相容性；二是开发新型电极材料，从而进一步提升固态电池的电化学性能。

CN108232111A公开了一种固体电池用的复合正极极片及其制备方法，：此复合正极极片由活性材料、导电剂A、导电剂B、粘结剂、聚氧化乙烯、锂盐构成；该复合正极极片的制备方法，首先将粘结剂溶于NMP溶液中，之后添加导电剂A，分散之后，继续添加导电剂B，之后将活性材料、聚氧化乙烯以及锂盐按照质量比分别添加到胶液中进行分散搅拌，制备成正极浆料；采用涂布机将正极浆料涂布在集流体上，收卷后的极片在真空烤箱中进行干燥，对干燥后的电极片进行辊压，分切得到复合正极极片。将得到的复合正极片与固体电解质和负极片进行叠片、组装得到固态锂离子电池。但是，经发明人研究发现，该固态电池的容量仍然较低，容量保持率也仍然较差，倍率性能及循环性能等均较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种固态电池容量高的固态电池用复合正极及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明的一个目的是提供一种固态电池用复合正极，所述的复合正极包括复合正极片以及由固态电解质浆料涂覆在所述的复合正极片上形成的电解质膜，所述的复合正极片由复合正极浆料涂覆在正极集流体上形成，所述的固态电解质浆料包括质量比为1～5:1的聚合物和锂盐；所述的复合正极浆料包括质量比为250～350:5～35:5～35:1～5:1的正极活性材料、导电剂、粘结剂、聚合物和锂盐。

优选地，所述的固态电解质浆料中所述的聚合物和所述的锂盐的质量比为2～4:1，进一步优选为2.5～3.5:1。

优选地，所述的复合正极浆料中所述的正极活性材料、所述的导电剂、所述的粘结剂、所述的聚合物和所述的锂盐的质量比为260～320:8～35:8～35:2～4:1，进一步优选为290～310:12～18:12～18:2.5～3.5:1。

优选地，所述的聚合物为聚氧化乙烯(PEO)。

优选地，所述的锂盐为LiTFSI或者LiClO₄。