[发明专利]全固态电池的电极和制造包括该电极的电极组件的方法

说明书

根据本发明，可以通过调整形成电极活性材料层的浆料和形成固态电解液层的浆料的浓度来获得具有低孔隙率的全固态电池的电极，该全固态电池使用固态电解液材料而非液态电解液材料，并且需要诸如电极活性材料和固态电解液材料这样的电池构成材料之间紧密接触。当应用根据本公开的制造方法时，电极活性材料层被填充有固态电解液材料，因而使这些构成材料能够彼此紧密接触，由此改善界面电阻特性。

技术领域

本申请要求于2019年5月15日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2019-0057046的权益，该韩国专利申请的公开以引用方式完整地并入本文中。本公开涉及全固态电池的电极和制造包括该电极的电极组件的方法。

背景技术

与使用液态电解液的电池相比，使用固态电解液材料的全固态电池具有增强的安全性，防止了电解液的泄漏，使得电池的可靠性提高，并且容易制造薄型电池。另外，由于使用锂金属作为负极，因此它们具有改进的能量密度，因此，期望随同小型二次电池一起用于电动车辆的高容量二次电池应用中。

由于使用固态电解液替代液态电解液，因此全固态电池在包括正极和负极的电极中包含大量的固态电解液材料，以如液态电解液电池中一样通过用液态电解液浸渍电极来创建供离子移动的环境，即，以实现与使用液态电解液的电池相似的离子导电率。

在包括硫化物类固态电解液作为固态电解液材料的全固态电池的情况下，正极/固态电解液层/负极之间的界面电阻极大地影响电芯电阻。除了各层之间的电阻以外，当各电极中电解液与活性材料之间的接触面积大时，粒子之间的界面电阻低。通常，使用具有高固体含量的浆料制造电极，并且在电极上涂覆固态电解液层。通过涂覆电解液层和对电解液层进行辊压来制造电极组件，但界面电阻仍然高或者辊压不好。

发明内容

技术问题

本公开是为了解决了上述技术问题而设计的，因此，本公开涉及使电极与电解液隔膜之间的界面电阻减小的全固态电池的电极以及制造全固态电池的电极组件的方法。将通过以下描述来理解本公开的这些和其它目的和优点。另外，将容易理解，本公开的目的和优点可以通过所附权利要求书中描述的装置或方法及其组合来实现。

技术方案

本公开是为了解决上述技术问题而设计的。本公开的第一方面涉及一种制造全固态电池的电极的方法，该方法包括以下步骤：(S1)制备包括电极活性材料和固态电解液的预备电极活性材料层形成浆料的第一步骤，其中，所述浆料中的除溶剂之外的固体的浓度为30重量％至60重量％、(S2)在集流器的表面上涂覆所述预备电极活性材料层形成浆料并将所述预备电极活性材料层形成浆料干燥以形成预备电极活性材料层的第二步骤、(S3)制备包括固态电解液材料的固态电解液层形成浆料的第三步骤，其中，所述浆料中的除溶剂外的固体的浓度为30重量％至50重量％以及(S4)将所述固态电解液层形成浆料涂覆在所述预备电极活性材料层的表面上并将所述固态电解液层形成浆料干燥的第四步骤。

根据本公开的第二方面，在第一方面，所述第二步骤中获得的所述预备电极活性材料层具有50体积％至70体积％的孔隙率。

根据本公开的第三方面，在第一或第二方面，所述第四步骤中获得的所述电极包括电极活性材料层和形成在所述电极活性材料层的表面上的固态电解液层，并且所述电极活性材料层具有20体积％至30体积％的孔隙率。

根据本公开的第四方面，在第一方面至第三方面中的任一个方面中，所述固态电解液材料包括硫化物类固态电解液材料。

根据本公开的第五方面，在第四方面中，所述硫化物类固态电解液含有硫(S)并包括Li-P-S(LPS)类玻璃或Li-P-S(LPS)类玻璃陶瓷中的至少一种。

根据本公开的第六方面，在第一方面至第五方面中的至少一个方面中，所述溶剂包括非极性溶剂。