[发明专利]固态电池的制备方法及固态电池

说明书

本发明提供一种固态电池的制备方法，其包括以下步骤：提供正极片、负极片和复合电解质浆料；复合电解质层的形成，在所述正极片和/或负极片的一侧表面涂布所述复合电解质浆料形成至少一层复合电解质层，固化后得到复合正极片和/或复合负极片；采用叠片或卷绕工艺将所述复合正极片与所述负极片、或者所述复合负极片与所述正极片、或者所述复合正极片与所述复合负极片贴合在一起，使得所述复合电解质层夹设在极片之间；辊压或冷等静压，即得固态电池。同时，本发明还提供一种固态电池。相较于相关技术，本发明提供的固态电池的制备方法及固态电池有助于提升电化学性能，且易于产业化。

【技术领域】

本发明涉及固态电池技术领域，尤其涉及一种固态电池的制备方法及固态电池。

【背景技术】

自从1990年Sony公司宣布新型高功率可再充电的锂离子电池开发完成，并成功于1991年进行商业化以来，锂离子电池获得了迅速发展。第一代锂离子电池的比能量仅为200Wh·L^-1和80Wh·kg^-1，而现在其比能量已经达到560 Wh·L^-1和210Wh·kg^-1，甚至更高。随着锂离子电池的应用范围逐渐扩展，大家对电池的安全性能、使用寿命、能量密度提出了更高的要求。但是，由于液态电解质在电极界面处发生副反应，以及电解液泄露等问题致使锂离子电池的使用安全一直为人们所担忧。而使用固体电解质组装的固态电池可以有效地解决液态电解质所带来的安全隐患，固体电解质不会挥发且不易燃，因而提高了锂离子电池的安全性能；而且固体电解质能够有效阻止锂金属枝晶造成的短路问题，使得以锂金属作为电池负极成为可能；此外，固体电解质能够在较宽的温度范围内进行工作，其电化学窗口较宽，拓宽了电极材料的使用。

作为固态二次锂电池的核心组成，复合多层固态复合电解质层具备高离子电导率、高安全性能、高容量、机械强度高、柔韧性好以及具备产业化放大等特性。国内外研究的复合固态电解质更集中在使用无机固态电解质充当聚合物固态电解质填料，制备有机-无机复合固态电解质。例如CN201810400093公开的一种有机-无机复合电解质膜的制备，通过在有机聚合物电解质中添加无机固态电解质作为固体填料，提高复合电解质膜的机械性能和离子电导率。但是由于这种有机-无机复合电解膜厚度需要较厚，过薄易出现复合电解质薄膜机械强度差被锂枝晶刺穿导致电池短路。另外，国外更多的采用磁控溅射或脉冲激光沉积的方式制备，这种工艺成本高，生产效率低，难以实现产业化。这些技术均无法很好地解决复合固态电解质易生长锂枝晶、离子电导率低和产业化放大的问题。

因此，实有必要提供一种改进的固态电池及其制备方法以解决上述问题。

【发明内容】

本发明主要解决的技术问题是单层复合固态电解质层由于锂枝晶的生长，从而导致固态电池短路、无法进行产业化的技术问题，本发明提供一种固态电池及其制备方法，其可以有效改善电极与电解质层的界面接触，减少电极与固态电解质层的界面阻抗，提升固态电池的电化学性能，而且多层梯度涂布固态电解质有效减少固态电池短路风险，安全性能好，易于产业化。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种固态电池的制备方法，其包括以下步骤：

提供正极片、负极片和复合电解质浆料；

复合电解质层的形成，在所述正极片和/或负极片的一侧表面涂布所述复合电解质浆料形成至少一层复合电解质层，固化后得到复合正极片和/或复合负极片；

采用叠片或卷绕工艺将所述复合正极片与所述负极片、或者所述复合负极片与所述正极片、或者所述复合正极片与所述复合负极片贴合在一起，使得所述复合电解质层夹设在极片之间；

辊压或冷等静压，即得固态电池。

在本发明提供的固态电池的制备方法的一种较佳实施例中，按质量百分比计，所述复合电解质浆料的组分包括无机固态电解质1％～99％、有机锂离子导电聚合物1％～90％、锂盐1％～50％、粘结剂0.5％～30％和余量的溶剂。