[发明专利]一种复合固态电解质正极片及其制备方法与应用

说明书

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种复合固态电解质正极片及其制备方法与应用。本发明通过在正极浆料中加入聚合物前驱体、交联剂和引发剂，在搅拌过程中边搅拌边热聚合，以改善固态电解质在正极中的均匀性，有效减小界面电阻和改善循环过程中界面电阻增大容量衰减问题。

技术领域

本发明涉及锂离子电池技术领域，具体涉及一种复合固态电解质正极片及其制备方法与应用。

背景技术

锂离子电池以其长寿命、高比能量、自放电率低和无记忆效应等优点，在全球二次电池市场占据主导地位，在便携式电子设备、工业应用和电动汽车等领域得到了广泛应用。目前锂离子电池普遍采用液态有机电解液来进行离子传导，但有机电解液容易出现漏液、腐蚀电极、燃烧爆炸等事故，存在较大的安全隐患。而采用固态电解质是解决这些问题的有效途径。固态电解质包括聚合物电解质、无机电解质及复合电解质。但固态电解质普遍存在与正负极材料界面电阻大，界面相容性差等问题。为了解决上述问题，常规措施是通过将固态电解质与正负极混合，形成固态电解质复合正负极片，再同固态电解质物理组装的方法制备成固态电解质电池。但因固态电解质与正负极活性物质的材料差异性，固态电解质在正负极中分布均匀性较差，界面问题还有待进一步优化。

发明内容

本发明提供一种复合固态电解质正极片，解决了固态电解质在正极极片内分布不均、从而导致固态电解质与正极极片间界面电阻大、以及循环过程中界面分离，界面电阻进一步增大的技术问题。本发明通过在正极浆料中加入聚合物前驱体、交联剂和引发剂，在搅拌过程中边搅拌边热聚合，以改善固态电解质在正极中的均匀性，有效减小界面电阻和改善循环过程中界面电阻增大容量衰减问题。

具体而言，本发明首先提供一种复合固态电解质正极片的制备方法，包括如下步骤：

1)将正极活性物质、导电剂和粘结剂混合均匀(例如可以加入到搅拌釜中搅拌混合)，制成混合干粉；

2)将NMP(N-甲基吡咯烷酮)加入到所述混合干粉中搅拌分散，制成活性物质浆料；

3)将聚合物前驱体、交联剂、引发剂和锂盐加入NMP溶液中搅拌均匀，制成聚合物前驱体混合溶液；

4)将步骤3)制得的聚合物前驱体混合溶液加入到步骤2)制得的活性物质浆料中，搅拌均匀，制成混合浆料；

5)将步骤4)所得混合浆料搅拌，加热(例如通过外部循环水加热)，使所述聚合物前驱体和交联剂在引发剂作用下发生热聚合，生成复合凝胶聚合物电解质的正极浆料；其中，所述聚合物前驱体和交联剂在引发剂作用下生成聚合物电解质；

或者进一步还包括以下步骤，

6)将所述复合凝胶聚合物电解质的正极浆料涂布在铝箔上，烘干，制得复合固态电解质正极片。

其中，所述正极浆料中正极活性物质、导电剂、粘结剂、聚合物电解质、锂盐的重量比为(0.92～0.97):(0.005～0.06):(0～0.03):(0.001～0.05):(0.001～0.05)，优选重量比为(0.93～0.96)：(0.02～0.04)：(0.01～0.02)：(0.01～0.03)：(0.005～0.02)。

所述聚合物前驱体为丙烯酸酯系列衍生物单体、聚丙烯腈系列衍生物单体中的一种或多种。

具体地，所述丙烯酸酯系列衍生物单体、丙烯腈系列衍生物单体的结构式分别如下式(I)、式(II)所示：