[发明专利]一种反阵列结构的固态锂离子电池及制备方法

说明书

本发明涉及锂离子电池领域，公开了一种反阵列结构的固态锂离子电池及制备方法。包括如下制备过程：将固态电解质原料与热塑性有机物充分混合后，模具双面均设置为锯齿状,通过模具浇筑制备为表面具有锯齿结构的固体材料，之后向固体两侧依次涂布正负极浆料、铝箔和铜箔，并进行热定型、干燥、封装，即可得到单片反阵列结构的固态锂离子电池。本发明制得的固态锂离子电池与普通固态锂电池相比，通过模具制备调控固态电解质结构，使锂离子在正负极之间的传导路径缩短，界面结合紧密，锂离子传导路径由传统的横向穿过电解质变为纵向跃迁，大幅提高了锂离子的传导能力，从而有效提高了固态电池的高倍率循环性能，防止锂枝晶产生；同时制备工艺简单，能耗低，成本低。

技术领域

本发明涉及锂离子电池领域，公开了一种反阵列结构的固态锂离子电池及制备方法。

背景技术

锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li⁺在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li⁺从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂离子电池能量密度高，稳定性强，无记忆效应，循环寿命长，作为一种商业化的高效储能器件得到了广泛应用。

传统锂离子电池中所使用的电解质为液态的六氟磷酸锂，由于其自身极不稳定，容易分解导致电池胀气，同时在高温、短路、过充或物理碰撞时极易燃烧和爆炸。尽管通过外部封装加入保护机制，其仍然具有较大的安全隐患。固态锂离子电池使用固态电解质替代液态电解质，可以从根本上解决液态锂离子电池的安全问题和使用温区问题，同时可以有效降低电解质对正负极的腐蚀。

目前，固态电池面临几个严重的问题，一是如何有效提高电解质对于锂离子的传输能力，二是实现电极层与电解质层的良好界面接触，三是如何解决固态电解质层自身机械性能较差的问题。固态电池中，锂离子在固态电解质中传递较为缓慢，而且传统的负载型和层状型电池结构中，锂离子在电解质中的传递路径较长，对于电池整体的电导率具有十分不利的影响。因此，针对固态电解质结构的改进从而提高其锂离子传导能力具有十分重要的实际意义。

中国发明专利申请号201610431034.5公开了一种固态电解质材料、电解质、锂电池及其制备方法，电解质材料包括内核和包覆层，内核为碳基导体材料，包覆层包覆在所述内核表面，包覆层为无机陶瓷类材料。该发明提供的电解质材料具有包覆层，屏蔽了碳基导体材料的导电子特性，将碳基导体材料引入到固态电解质材料中，提高了固态电解质的离子迁移率，限制了锂枝晶的产生，增加电解质在空气中的稳定性。

中国发明专利申请号201410632564.7公开了一种复合固体聚合物电解质膜及其制备方法及聚合物锂电池。复合固体聚合物电解质膜，包括：纳米陶瓷颗粒；以及聚合物固态电解质，包括具有导锂离子能力的聚合物、锂盐。复合固体聚合物电解质由所述纳米陶瓷颗粒在所述聚合物固态电解质上原位生成。聚合物锂电池包括前述复合固体聚合物电解质膜。该发明的复合固体聚合物电解质膜具有较高的锂离子电导率和机械强度，制备工艺简单，便于进行大规模生产 。

根据上述，现有方案中用于固态锂离子电池的固态聚合物电解质，锂离子传导路径较长，传导能力较弱，并且传统的制备工艺复杂，成本高昂。

发明内容

目前应用较广的用于固态锂离子电池的固态聚合物电解质，存在锂离子传导路径较长、传导能力较弱的缺陷，并且传统的制备工艺复杂，成本高昂，本发明提供了一种反阵列结构的固态锂离子电池的制备方法，可有效解决上述问题。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案：

一种反阵列结构的固态锂离子电池的制备方法，制备的具体过程为：

（1）先将固态电解质原料与热塑性有机物充分混合，然后通过模具浇筑，制得表面具有锯齿结构的固体电解质材料；