[发明专利]全固态锂金属电池及其制备工艺

说明书

本发明涉及锂离子电池领域，公开了一种全固态锂金属电池及其制备工艺，电池包括：正极集流体；正极材料层，涂覆在正极集流体表面；固态电解质层，涂覆在正极材料层表面；锂负极保护层，喷涂在固态电解质层的表面，锂负极保护层的离子导电率等于或大于预定导电率，锂负极保护层与金属锂负箔片接触时化学性能稳定；金属锂箔片，覆盖在锂负极保护层的表面，与锂负极保护层压制成一体，负极集流体，覆盖在金属锂箔片的表面，与金属锂箔片压制成一体；正极集流体、正极材料层、固态电解质层、锂负极保护层、金属锂箔片、负极集流体呈顺序层叠结构。应用该技术方案越有利于提高全固态锂金属电池的循环性能，降低内阻。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，公开了一种全固态锂金属电池及其制备工艺。

背景技术

随着新能源电动汽车的快速发展，传统的锂离子电池因其含有液态的有机电解液而存在漏液、起火等安全隐患，并且其能量密度在采取现有的高镍三元加硅碳体系也很难突破350Wh/Kg，另一方面，采用固态电解质替代液体电解液的固态锂电池，有望能实现较高的能量密度，同时固态电解质的不可燃性也提高了电池的安全性能。固态电解质材料在较高温度下稳定性好，电化学窗口宽，并且有较高的机械强度可以有效的抑制金属锂枝晶刺穿的发生。

目前的全固态电池主要研究重点在固态电解质上，包括如何提高其离子电导率以及固态电解质与正负极活性物质的接触改善。在现有的制备固态电池的工艺方法中，现有技术一般采取冷压或者热压的方法将涂覆有复合正极材料、固态电解质层和负极片直接压实接触，这种方法对于改善固固接触带来的阻抗过大的问题并没有多大的帮助。基于此也有文献和专利提出了原位一体化的办法，例如CN108550907A通过各层之间添加剂的聚合粘结来实现原位固化；也有的通过在涂覆好活性材料的正极片或者负极片上同时接着涂覆一层固态电解质层来实现固态电解质与活性材料的一体化成型，上述方法在一定程度上能改善电极、电解质的接触阻抗。

我们在进行本发明的研究过程中发现，在大规模制造锂金属固态电池的生产工艺时，目前的锂电池生产工艺存在一定困难，特别是锂金属负极与固态电解质的接触的化学稳定性问题，以及锂金属循环后枝晶通过晶界穿破固态电解质带来的固态电池失效问题，因此如何简单高效的解决固态电池规模生产的界面接触难题是通向其产业化的必要前提。

发明内容

本发明实施例的目的之一在于提供一种全固态锂金属电池及其制备工艺，应用该技术方案越有利于提高全固态锂金属电池的循环性能。

本发明实施例的目的之二在于提供一种全固态锂金属电池及其制备工艺，应用该技术方案越有利于降低全固态锂金属电池的降低内阻。

本发明实施例的目的之三在于提供一种全固态锂金属电池及其制备工艺，工艺易于生产实现。

第一方面，本发明实施例提供的一种全固态锂金属电池，包括：

正极集流体；

正极材料层，涂覆在所述正极集流体表面；

固态电解质层，涂覆在所述正极材料层表面；

锂负极保护层，喷涂在所述固态电解质层的表面，所述锂负极保护层的离子导电率等于或大于预定导电率，所述锂负极保护层与金属锂负箔片接触时化学性能稳定；

所述金属锂箔片，覆盖在所述锂负极保护层的表面，与所述锂负极保护层压制成一体，

负极集流体，覆盖在所述金属锂箔片的表面，与所述金属锂箔片压制成一体；

所述正极集流体、正极材料层、固态电解质层、锂负极保护层、金属锂箔片、负极集流体呈顺序层叠结构。

可选地，所述锂负极保护层的厚度小于10um。

可选地，所述锂负极保护层的厚度为2um。