[发明专利]固态电池正极的制造方法

说明书

本发明提出一种用于制造固态电池正极的方法，包括以下步骤：将阴极活性材料、碳、氧化物电解质和溶剂混合，将混合的阴极活性材料、碳、氧化物电解质和溶剂涂覆、干燥并浸入水性碳悬浮液中，其特征在于进行热处理，而热处理分为两个单独的热处理步骤，第一热处理和随后的第二热处理，而第一热处理在浸入水性碳悬浮液之前进行，第二热处理在浸入水性碳悬浮液之后进行，而第二热处理的最高温度等于或低于第一热处理的最高温度。

技术领域

本发明涉及一种制造固态电池正极的方法。

现有技术

US 2015/174790 A1公开了一种正极活性材料的制造工艺。WO 2016/058491 A1展示了锂离子电池的电极活性材料上的碳涂层方法。CN 107 369 828 A和KR 2017 0065982A分别公开了制造固态电池正极的方法和制造固态电池负极的方法。

发明内容

提出了一种用于制造固态电池正极的方法，包括涂覆电极、干燥电极、将电极浸入水性碳悬浮液中和至少部分地在浸入步骤之后的热处理等步骤。热处理分为两个独立的热处理步骤，即第一热处理和随后的第二热处理，而第一热处理在浸入水性碳悬浮液之前进行，第二热处理在浸入水性碳悬浮液之后进行。

使用该优选方法，当正极中的孔隙被导电材料填充时，活性材料的活性面积增大。这有助于降低阴极电荷转移的电阻。此外，热处理的最高温度可降至低于1000℃，优选降至等于或低于900℃。这有助于降低制造成本以及防止阴极侧不需要的副反应以及降低阴极侧的电阻（欧姆或电荷转移，固态扩散），使正极性能更好。

作为优选实施方式，对于第一热处理和第二热处理，建议的最大温度范围分别为600℃至900℃和550℃至850℃。优选第二热处理的最高温度等于或低于第一热处理的最高温度，以便不影响烧结的阴极材料的状态。

附图说明

图1示意性地显示了固态电池的示例性配置。

图2示意性地显示了制造固态电池正极的方法步骤。

图3示意性地示出了用于制造固态电池正极的优选方法的示例性步骤。

实施方式说明

图1显示了固态电池的示例性配置，包括集电器11、阳极12、作为隔板的氧化物电解质13、阴极14和集电器15。

虽然锂离子电池广泛应用于电动汽车，但仍存在诸如能量密度和安全性等问题。为了解决一些问题，可以用固体电解质代替液体电解质。在固体电解质中，氧化物基电解质是一种有潜力的材料，因为它在宽工作温度范围内表现出高离子导电性，同时即使在有水的情况下也能在环境空气中保持稳定，并且具有足够的硬度来阻止Li枝晶的生长。氧化物基电解质的例子有钙钛矿型（Li_0.35La_0.55TiO₃）、石榴石型（Li₅La₃Ta₂O₁₂、Li₇La₃Zr₂O₁₂）和NASICON型（Li_1+xAl_xTi_2-x(PO₄)₃，其中x=0.4）。然而，潜在的候选者表现出诸如刚度、晶界电阻和孔隙率等问题，降低了活性材料、导电材料和电解质间在烧结后的接触面积。