[实用新型]一种可充放固体电池用多功能复合正极片及二次电池

说明书

本实用新型公开了一种可充放固体电池用多功能复合正极片及二次电池，该多功能复合正极片包括正极集流体层和离子导通电子绝缘层以及位于正极集流体层和离子导通电子绝缘层之间的正极活性物质层，正极活性物质层由多个正极活性物质组件构成，且多个正极活性物质组件以二维叠层结构或三维堆垛结构分布，充分发挥不同正极活性物质组件的不同功能，兼顾电池的综合性能，同时离子导通电子绝缘层能够同时导通离子和阻断电子输运，避免了液态电解质的引入及内短路自放电，提高电池的安全性，得到了兼顾安全性、倍率特性、高低温特性、服役寿命、循环寿命等综合优异性能的多功能复合正极片及二次电池。

技术领域

本实用新型属于电化学储能器件与新能源材料领域，涉及一种可充放固体电池用多功能复合正极片及二次电池。

背景技术

传统锂离子电池正极片，主要由正极集流体层和单一正极活性物质层2部分构成，其中集流体主要实现结构支撑与电子引流作用，正极活性物质层主要为多孔结构，正极活性物质层由颗粒状正极活性物质、颗粒状或线状电子导电添加剂和粘结剂构成的多孔结构极片，在干电极片状态下或在没有电解液注入浸润的条件下，无法实现离子传输功能，只能导通电子，电池无法正常工作，因此，现有锂离子电池极片无法直接应用于固态电池中。

另外，传统的二次电池，如锂离子电池，内部是有可流动的有机液体电解质存在的，且锂离子电池中的正极片、隔膜、负极片，液态电解液都是具备独立行驶单一功能的组件，相互之间无法融合或替代，且有机液态电解质具备可燃性，存在安全隐患，注入有机液态电解质环节对环境要求苛刻，因此，为了改善电池的安全性；需要减少液态电解质的用量或者不使用可燃性的液态电解质，如果减少液态电解质的用量，会影响电池的性能，而不添加液态电解质，电池基本无法正常工作。

因此，为了满足电池正常工作的需要，同时解决电池的安全性，需要开发安全可靠的适用于固态电池的正极片。

实用新型内容

为了克服上述问题，本发明人进行了锐意研究，设计出一种可充放固体电池用多功能复合正极片，包括正极集流体层和离子导通电子绝缘层以及位于正极集流体层和离子导通电子绝缘层之间的正极活性物质层，正极活性物质层由多个正极活性物质组件构成，且多个正极活性物质组件以二维叠层结构或三维堆垛结构分布，充分发挥不同正极活性物质组件的不同功能，兼顾电池的综合性能，同时离子导通电子绝缘层能够同时导通离子和阻断电子输运，避免了液态电解质的引入和内短路自放电，提高电池的安全性，得到了兼顾安全性、倍率特性、高低温特性、服役寿命、循环寿命等综合优异性能的多功能复合正极片及二次电池，从而完成本实用新型。

本实用新型的目的在于提供一种可充放固体电池用多功能复合正极片，所述多功能复合正极片包括正极集流体层和离子导通电子绝缘层以及位于正极集流体层和离子导通电子绝缘层之间的正极活性物质层。

所述正极活性物质层与所述离子导通电子绝缘层呈二维或三维堆垛结构分布，

所述三维堆垛结构分布为三维规则或不规则分布，

优选地，所述三维堆垛结构分布包括等间隔结构分布或齿形阵列结构分布。

所述正极活性物质层包括多个正极活性物质组件，所述正极活性物质组件由正极材料、粘结剂、电子导电添加剂和离子导电添加剂制得。

所述多个正极活性物质组件以二维层状结构分布。

所述多个正极活性物质组件以三维堆垛结构分布。

所述齿形阵列结构分布为矩形齿阵列式分布、三角齿阵列式分布或梯形齿阵列式分布中的至少一种。

所述齿形阵列结构分布为矩形齿阵列式分布、三角齿阵列式分布或梯形齿阵列式分布中。

所述多个正极活性物质组件中的正极材料不同。

所述多个正极活性物质组件中的正极材料相同，正极材料的浓度不同。