[发明专利]一种全固态锂离子电池

说明书

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种全固态锂离子电池，包括如下制备步骤：S1.电解质溶液的制备：在室温下，边搅拌边向醇类溶剂中缓慢加入PVB，搅拌至PVB完全溶解，将硫化物电解质加入溶液中搅拌至溶解；S2.负极的制备；S3.固态电解质隔离层的制备：将负极片浸润至电解质溶液中，保持4～6秒，脱离液面时，倾斜面与水平面之间保持≤10°的夹角，烘干，负极片表面形成固态电解质隔离层；S4.电池组装。本发明全固态锂离子电池，正极采用高熵锂镍钴铝合金，负极采用涂在铜箔集流体的硅碳负极层，隔离层是掺有固态电解质的高分子PVB层，具更高的离子导电率、更好的安全性能、更优异的循环寿命和倍率性能。

技术领域

本发明属于锂离子电池技术领域，具体涉及一种全固态锂离子电池。

背景技术

锂离子固态电解质目前可分为两大类：无机类和聚合物类。其中，聚合物类固态电解质具有低密度、易加工、制作外形灵活、安全系数高等特点，在下一代高安全全固态锂离子电池中有着广泛的应用前景。目前使用的聚合物基体有PEO(聚氧化乙烯)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PVA(聚乙烯醇)等，其中PEO应用最为常见。PEO电解质的常温电导率低，需要在60℃以上的温度下工作。无机电解质的离子导电性好，工作温度的依存性小，但无机电解质的加工性能差，阻碍了在全固态电池中的应用发展。

中国专利CN110474089A公开了一种固态聚合物电解质及其制备方法和全固态锂离子电池，固态聚合物电解质包括交联聚合物和锂盐；全固态锂离子电池包括正电极、固态聚合物电解质和负电极，所述正电极包括正极集流体和正极材料；所述正极材料包括异氰酸酯交联剂、正极活性物质；所述负电极包括负极集流体和负极材料；所述负极材料包括异氰酸酯交联剂、负极活性物质；所述固态聚合物电解质为上述方案所述固态聚合物电解质。

中国专利CN108232318A公开了一种全固态动力锂离子电池的制作方法，首先将正极活性材料、导电剂、粘结剂、聚合物电解质溶解在溶剂中，制备成正极浆料，并涂敷于正极集流体上，经热处理和辊压处理得到正极片；然后将负极材料、导电剂、粘结剂、聚合物电解质溶解在溶剂中，制备成负极浆料，并涂覆于负极集流体上，经热处理和辊压处理得到负极片；然后将聚合物电解质、填料、锂盐溶解于溶剂中，制备成电解质溶液；将上述电解质溶液涂覆于正极片或负极片表面，经热处理，得到带有电解质层的正极片或负极片；最后采用卷绕或叠片的方式，将正极片和负极片组装成全固态锂离子电池。

上述两类锂离子电池的正极均采用传统的制备方法，由活性物质、导电剂、粘结剂等混合后涂布在集流体上，需要适宜的导电剂、粘结剂和集流体。

中国专利CN107591568A公开了一种层叠式全固态锂离子电池的制备方法，通过，逐层制备，结合软烘以及保压烘烤实现了正负极与电解质层的致密结合，降低固固界面阻抗和颗粒间阻抗，分段烘烤。电解质不容易渗透到负极中，影响锂离子电池的导电性。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种全固态锂离子电池及其制备方法，使固态锂电池的具有更高的离子导电率、更好的安全性能、更优异的循环寿命和倍率性能。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种全固态锂离子电池，包括如下制备步骤：

S1.电解质溶液的制备

选取醇类溶剂，在20℃～30℃的温度下，一边搅拌一边向所述醇类溶剂中缓慢加入PVB(聚乙烯醇缩丁醛)，搅拌至PVB完全溶解无沉淀后，再将硫化物电解质加入溶液中搅拌至溶解均匀；

本发明中固态锂离子电池的电解质采用改性高分子PVB和硫化物混合物，其中，硫化物作为锂离子的传输通道，高分子PVB隔离层作为硫化物的载体，同时能够起到分隔正负极的作用；

制作采用浸润工艺，采用醇类溶剂将固态电解质和改性高分子PVB溶解，通过浸润负极使电解质渗透到负极中降低固-固界面阻抗，增加导电性；