[发明专利]一种全固态电池的制备方法及全固态电池

说明书

本发明提供了一种全固态电池的制备方法及全固态电池，所述的制备方法包括：装配全固态电池组件后，注入固态电解质溶液，干燥后得到全固态电池。本发明通过将固态电解质溶液填充进全固态电池组件内，形成离子通路，改善了电极与电解质间界面，避免了全固态电池的电极在制备过程中需要增加固态电解质和添加剂，而且避免了乙苯等剧毒溶剂的使用，还有效避免了电极制备过程中对于环境露点的限制，本发明提供的制备方法能够兼容现有的液态锂离子电池生产设备，具有制备工艺简单、易于工业化和适用性强等特点。

技术领域

本发明属于电池技术领域，涉及全固态电池，尤其涉及一种全固态电池的制备方法及全固态电池。

背景技术

目前，大部分电动汽车安全问题均由动力电池引起，在行业不断追求电池高能量密度来提升整车续驶里程的同时，安全问题则变得更加突出。而通过固态电解质取代有机电解液的固态电池有望成为目前市场上锂离子电池安全的替代品。

使用硫化锂(Li₂S)等作为起始材料的硫化物基固体电解质拥有极高的离子电导率(10^-3～10^-2S/cm)，全固态锂二次电池不使用可燃有机溶剂，因此简化了安全装置。除了能够提高生产率之外，它还可以在电池中串联堆叠以实现高电压。另外，在这种类型的固体电解质中，由于无除锂离子以外的阴离子迁移，因此预期不会发生由于阴离子的移动引起的副反应而提高安全性和耐久性。

与液态锂离子电池电极的情况相比，全固态电池电极的制造是基于干燥条件下活性材料、固体电解质和添加剂的繁琐混合，同时兼容活性材料、固体电解质和添加剂的溶剂有限，通常为甲苯等剧毒溶剂，硫化物基固态电池电极的制造要复杂得多。

CN103956458A公开了一种锂离子电池复合正极及其制备方法与在全固态锂离子电池中的应用，该锂离子电池复合正极由正极活性物质、无机固态电解质和氧化导电添加剂组成；正极活性物质为钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂和镍钴锰三元材料中任一种；无机固态电解质为硼酸锂、偏硼酸锂和氟化锂中至少一种；氧化物导电添加剂为氧化铟锡、氧化铟、二氧化锡、氧化锌、氧化镍和四氧化三铁中任一种。制备方法包括：(1)将正极活性物质、无机固态电解质和氧化物导电添加剂混合后进行球磨，经烘干后压制成陶瓷片；(2)将陶瓷片烧结即得复合正极。该发明采用干法制备复合电极，复合正极中，存在无机固态电解质和活性材料界面结合较差的问题。

CN109326820A公开了一种硫化物电解质和正极复合层的制作方法，具体包括：(1)将红磷，斜方晶硫溶解于醇类有机溶剂中，在微波照射下加速反应，得到液体状的P₂S₅；(2)在反应器内放置衬底，将得到的液体状的P₂S₅加入Li₂S溶于醇类有机溶剂形成源溶液；(3)将载气通入反应器内，流量分别控制在300～1200sccm，压力保持在10～100mbar；(4)将源溶液通过脉冲喷嘴喷射至蒸发区域，脉冲频率为1～10Hz，单次脉冲喷射时间为4～100ms，在衬底上得到锂离子固体电解质P₂S₅-Li₂S和正极复合层。但是该方法的工艺复杂，不适合规模化生产。

CN103339763A公开一种固态电池电极，所述固态电池电极由锂离子导体、活性物质和固体电解质形成，其包括含有多个锂离子导体和多个活性物质的颗粒体。但是上述固态电池电极，在组装电池时，与固态电解质压合，电极与固态电解质之间存在接触不良的问题，导致电池内阻较大。

现有固态电池均存在制备工艺复杂、电极与电解质接触不充分和不易于工业化生产等问题，因为，如何在保证固态电池具有制备工艺简单的情况下，能够在电极制备过程中无需混入固态电解质，改善电极与电解质间界面，成为目前迫切需要解决的问题。

发明内容