[发明专利]一种全固态电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种全固态电池及其制备方法。本发明的全固态电池包括：正极片、固态电解质层和负极片；其中，正极片包括集流体和正极材料层，正极材料层包括正极活性材料和离子导电剂，正极活性材料为TiS₂，离子导电剂为硫化物；固态电解质层包括固态电解质，固态电解质为硫化物。本发明的制备方法包括：步骤S1：正极片的制备；步骤S2：固态电解质层的制备；步骤S3：将负极片置于固态电解质层后，真空加热加压，得到全固态电池。本发明的全固态电池和根据本发明方法制备得到的全固态电池能量密度高、循环性能和倍率性能良好、且在自持压进行充放电时，电池容量保持良好。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，尤其涉及一种全固态电池及其制备方法。

背景技术

现有全固态电池中，一般采用氧化物作正极活性材料；采用具备高形变性和高电导率的硫化物作为固态电解质。

但是其存在如下技术问题：

(1)氧化物的正极活性材料和硫化物的固态电解质之间存在电势差，容易产生空间电荷层，从而使正极片和固态电解质层之间的界面阻抗大，进而导致全固态电池的循环性能和倍率性能差。

(2)常用的氧化物的正极活性材料理论容量偏低(如：LiCoO₂的理论容量只有130mAh/g、LiFeO₄理论容量约170mAh/g)，从而使得全固态电池的能量密度偏低。

(3)硫化物的固态电解质活性高，与氧化物的正极活性材料易发生化学反应，导致全固态电池的性能不稳定。

目前，制备全固态电池一般采用粉末压片法，采用这种方法存在如下问题：

(1)全固态电池需要依赖加压装置进行加压才能测试其充放电性能，一旦去掉模具，移动过程中电池容易出现破碎粉化的现象，导致电池内部阻抗过大，在充放电时电池容量会迅速衰减，若使用这些加压装置，又会造成全固态电池单体的能量密度偏低。

(2)固态电解质层较厚(一般在1mm以上)，从而使得全固态电池能量密度的较低。

因此急需提供一种倍率性能、循环性能和能量密度良好的，可以在自持压的情况下充放电时电池容量保持良好的全固态电池及其制备方法。

发明内容

本发明提供以TiS₂为正极活性材料的全固态电池，以至少解决现有技术中全固态电池界面阻抗高，电池循环性能和倍率性能较低的问题，以及现有技术中全固态电池能量密度较低的问题。

本发明提供涂布浆料、并在真空条件下加热加压的全固态电池的制备方法，至少解决了现有技术中粉末压片法制备得到的全固态电池在无加压模具保持的情况下电池容量迅速衰减的问题，以及由于固态电解质层过厚导致的能量密度较低的问题。

根据本发明的一方面，提供了一种全固态电池，包括：正极片、固态电解质层和负极片；其中，

所述正极片包括集流体和正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料和离子导电剂，所述正极活性材料为TiS₂，所述离子导电剂为硫化物；

所述固态电解质层包括固态电解质，所述固态电解质为硫化物。

可选地，根据本发明的全固态电池，所述TiS₂与所述离子导电剂的质量比为1：0.3～3。

可选地，根据本发明的全固态电池，所述硫化物为Li₃PS₄或掺杂改性的Li₃PS₄，其中，