[发明专利]一种固态锂电池复合正极膜的制备方法

说明书

本发明涉及一种固态锂电池复合正极膜的制备方法，属于电池正极材料技术领域。为了解决现有的需添加助烧剂和界面内阻高的问题，提供一种固态锂电池复合正极膜的制备方法，该方法包括将活性正极颗粒和LLZO固态电解质颗粒按比例进行混合球磨均匀后，烘干，得复合正极粉体颗粒；复合正极粉体颗粒中LLZO固态电解质颗粒质量含量占5.0wt％～35wt％；将复合正极颗粒、粘接剂、分散剂、增塑剂和溶剂进行混合，形成复合正极浆料；将复合正极浆料进行流延成型制成复合正极坯膜，进行烘干和排胶后，在650℃～850℃进行低温烧结处理，得到复合正极膜。本发明能够有效提高界面致密化和降低界面阻抗，降低界面电荷转移电阻的效果。

技术领域

本发明涉及一种固态锂电池复合正极膜的制备方法，属于电池正极材料技术领域。

背景技术

电动汽车的迅速发展对电池技术提出了更高的要求，高能量密度、高安全性成为了各类动力电池发展的共同目标。现有使用最为广泛的动力电池基于液态锂离子电池体系，采用液态有机电解液，搭配各类负极和正极材料，实现不同的能量密度和安全特性。现有的各类液态锂离子电池体系中，采用磷酸铁锂材料作为正极的电池体系具有较高的安全性和循环特性，但是该体系的能量密度不高，单体电池能量密度难以达到200Wh/kg以上。采用层状氧化物结构正极材料的电池体系，如钴酸锂电池、镍钴锰三元电池等，具有较高的能量密度，却在热稳定性和循环性上有较大问题。

固态锂电池体系是将液态锂离子电池中的液态有机电解质替换为固态电解质。固态电解质不易燃易爆，在高温下稳定，即使电池短路引发热失控等问题，也不会产生安全性后果。在固态锂电池体系中，锂金属负极和5V以上高电压正极的使用成为可能，因此能量密度可以得到极大提升，达到400-500Wh/kg。固态锂电池系统的设计中，热管理系统可以得到简化，提升系统能量密度。

目前固态锂电池发展中的核心问题之一是如何在正极中构建完整的离子和电子导电网络，并降低界面阻抗。由于固态电解质无法像液态电解质一样在界面处流动，因此，需要人为提前设计好离子电导网络并处理好界面。为了解决这个问题，现有的技术方案主要是：添加助烧剂，降低热处理温度；或者通过在正极表面包覆离子导电材料，然而，助烧剂和添加或采用表面包覆离子导电材料，形成的正极膜的孔隙会变大，并不能很好的降低材料的内阻问题。又如中国专利申请(公开号：CN107017388A)公开的一种用于固态锂离子电池的复合材料，先将固态电解质或其前驱体与正极活性物质或其前驱体均匀混合以得到混合物粉末，再直接先进行高温烧结处理，再进行混合配成浆料，仅是简单的将烧结后形成的复合正极颗粒配成浆料涂覆而成，复合正极颗粒又会分散开来，并不能解决烧结本身所产生的元素扩散等问题，且采用这种方式涂覆形成的正极膜的空隙会较大，这种涂覆后烘干并不会形成界面过渡层，致密性较差，也不利于更有效的降低内阻的问题。

发明内容

本发明针对以上现有技术中存在的缺陷，提供一种固态锂电池复合正极膜的制备方法，解决的问题是如何实现降低复合正极膜的界面阻抗。

本发明的目的是通过以下技术方案得以实现的，一种固态锂电池复合正极膜的制备方法，该方法包括以下步骤：

A、将活性正极颗粒和LLZO固态电解质颗粒按比例进行混合球磨均匀后，烘干，得到相应的复合正极粉体颗粒；所述复合正极粉体颗粒中LLZO固态电解质颗粒的质量含量占5.0wt％～35wt％；

B、将复合正极粉体颗粒、粘接剂、分散剂、增塑剂和溶剂进行混合，形成复合正极浆料；

C、将复合正极浆料进行流延成型制成复合正极坯膜，进行烘干和排胶后，升温控制温度在650℃～850℃的条件下进行低温烧结处理，得到相应的复合正极膜。