[发明专利]适用于半固态电池的正极材料层、其制备方法、正极片和半固态电池

说明书

本发明公开了一种适用于半固态电池的正极材料层、其制备方法、正极片和半固态电池。所述正极材料层包括：由聚合物纤维相互搭接形成的网络状结构，以及分散并粘结于所述网络状结构中的正极活性物质、固态电解质和导电剂，其中，所述固态电解质包括氧化物固态电解质和聚合物固态电解质。本发明的正极材料层中，聚合物纤维作为粘结剂构建网络状结构，有利于正极活性物质、固态电解质和导电剂的均匀分散，氧化物固态电解质和聚合物固态电解质具有良好的离子传导能力，分散在网络状结构中增加了正极片自身的离子电导率，减少电解液的用量，组装成半固态电池，提升了电池的安全性能。

技术领域

本发明涉及电池技术领域，涉及一种半固态电池的正极材料层、其制备方法、正极片和半固态电池。

背景技术

随着水电、太阳能、风能、生物质能、地热能等可再生能源的迅速发展，我们正在步入一个传统能源与可再生能源齐头并进的新时代，尤其是随着节能与环保理念日益深入，推动着能源结构不断向可持续化、清洁化方向发展。

近年来，人们致力于新能源汽车的发展，目前阻碍新能源汽车普及的主要问题是成本问题。目前从新材料的研究到先进的电池体系的开发，都向着一个目标前进着，那就是降低成本。现在电池中的正负极制备均采用的湿法涂布的工艺，虽然经过不断优化，工艺和设备已经达到了非常成熟的阶段，但不可否认在湿法涂布后需要经过烘干，溶剂回收再处理等繁琐的过程，人力物力成本均有所增加，使得电池制造成本很难下降。

此外，随着电子产品大量普及，作为其电源的锂电池，因具有质量轻、体积小、工作电压高、能量密度高、输出功率大、充电效率高和无记忆效应等优点，越来越受到重视。从而不可避免地对锂电池的安全性和电化学性能的要求也越来越高，因此提高电池安全性能以及电化学性能也是未来锂离子电池研究的主要目标之一。目前市售的锂离子电池为液体电解质电池。液体电解质一般由锂盐、有机溶剂及添加剂组成，其室温下为易于流动的液体状态。在电池受到强烈碰撞或电池内部膨胀等作用后，电池包装很容易发生破损，液体电解质会泄漏出来。由于液体电解质含有大量的易燃、易爆的有机溶剂，因而产生极大的安全隐患。

为了减少电池制造带来的环境污染问题，降低成本，并提高电池的安全性能，有必要提供一种正极材料层，以满足人们对于新能源电池的高需求。

发明内容

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于半固态电池的正极材料层、其制备方法、正极片和半固态电池。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种半固态电池的正极材料层，所述正极材料层包括：由聚合物纤维相互搭接形成的网络状结构，以及分散并粘结于所述网络状结构中的正极活性物质、固态电解质和导电剂，其中，所述固态电解质包括氧化物固态电解质和聚合物固态电解质，所述聚合物固态电解质为耐高压聚合物和锂盐的混合物，所述耐高压聚合物包括聚酰亚胺(PI)、聚偏氟乙烯(PVDF)和聚丙烯腈(PAN)中的至少一种。

本发明的正极材料层中，一方面，聚合物纤维作为粘结剂构建网络状结构，有利于正极活性物质、固态电解质和导电剂的均匀分散，氧化物固态电解质和聚合物固态电解质具有良好的离子传导能力，分散在网络状结构中增加了正极片自身的离子电导率，减少电解液的用量，组装成半固态电池，提升了电池的安全性能。另一方面，耐高压聚合物电解质在提供离子传导能力的同时，避免了在充放电过程中高压(例如3.9-4.5V)下分解，还具有很好的电解液浸润性，发生溶胀作用，在氧化物固态电解质良好电解液浸润性的前提下进一步降低电解液用量，提升电池的安全性。

本发明中的耐高压聚合物包括但并不限于上述列举的种类，其他本领域常用的具有耐高压特性以及在电解液中具有良好溶胀性的聚合物也适用于本发明。

以下作为本发明优选的技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。