[发明专利]一种基于熔融渗透法制备的全固态锂电池复合正极及其制备方法

说明书

本发明公开了一种基于渗透法制备的全固态锂电池复合正极及其制备方法，涉及全固态锂电池技术领域。所述全固态锂电池正极为基于熔融渗透法得到的复合正极。本发明中，通过将煅烧得到的高离子电导率的Li_1+xOHBr_x在加热的条件下熔融渗透到正极极片的孔隙中，进而得到复合正极。该复合正极表面致密、均匀、孔隙率极低，并且可与固态电解质形成一个接触良好的固‑固界面，从而增大了固‑固接触面积，提供了稳定的、快速的锂离子通道，降低了界面电阻，最终使固态电池的性能得到了显著提高。

技术领域

本发明涉及全固态锂电池技术领域，具体涉及一种基于熔融渗透法制备的全固态锂电池复合正极及其制备方法。

背景技术

锂离子电池作为如今最主流的电化学储能器件，不仅广泛应用于便携式电子产品中，而且在电动汽车、新能源产业中得到了越来越多的关注。但是传统商用锂离子电池采用有机液体作为电解质，具有易燃、易腐蚀等问题，已严重制约了锂离子电池的发展。除此之外，电池循环过程中，负极锂金属的不均匀沉积所产生的锂枝晶可能会刺穿隔膜，导致电池短路，电解液泄露、燃烧，引发严重的安全问题。固态电池大都采用不易燃的无机物固态电解质代替有机电解液，能从根本上解决传统液态锂离子电池存在的安全问题。并且固态电解质可与金属锂负极搭配，可以使锂离子电池具有更高的能量密度。因此，高安全性，高能量密度的全固态锂电池有望成为下一代先进储能电池。

虽然全固态锂电池具有很多优点，但是全固态锂电池也存在一些亟待解决的问题。其中电解质/电极的界面问题已成为制约固态电池发展的一大瓶颈。固态电池中电解质与正极极片、负极极片均形成固-固界面。这种固-固接触不同于传统液态锂离子电池中以浸润形式存在的固-液接触，固-固接触是一种很难充分贴合的接触，而且由于固态电解质缺少流动性，导致固-固接触面积小，界面阻抗增大，接触界面锂离子通路减少等问题。

基于以上固态电池的优缺点以及存在的问题，非常有必要发明一种降低固态电池界面电阻、改善固-固界面接触、提高界面化学稳定性的全固态锂电池正极的制备方法。

发明内容

本发明的第一个目的是为了解决全固态锂电池界面阻抗大、固-固界面接触不良的问题，提供一种全固态锂电池复合正极；

本发明的第二个目的是提供一种基于熔融渗透法制备全固态锂电池复合正极的方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种基于熔融渗透法制备的全固态锂电池复合正极，包括渗透层、正极材料层和集流体层，所述正极材料层附着在集流体层上，所述渗透层附着在正极材料层上，并渗透在正极材料层中，所述渗透层包括Li_1+xOHBr_x，其中，x大于0。

进一步的，所述Li_1+xOHBr_x的制备方法为：将LiBr和LiOH两种物质以有机溶剂Ⅰ为分散介质，充分球磨混合得到混合物，将混合物干燥，得到前驱体，将前驱体在惰性气氛下进行管式炉煅烧处理，降至常温后，得到Li_1+xOHBr_x，其中，x大于0。

进一步的，所述LiBr和LiOH的摩尔比为1:10-1:1。

进一步的，所述有机溶剂Ⅰ为四氯化碳、二甲基甲酰胺、甲苯、戊烷中的一种或多种的组合。

进一步的，管式炉煅烧处理的煅烧温度为350-1000℃，煅烧时间为1-24h。

进一步的，所述正极材料层包括正极活性物质、导电剂和粘结剂。

进一步的，所述正极活性物质为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂、镍钴锰酸锂中的一种，粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)、聚氧化乙烯(PEO)、聚丙烯睛(PAN)中的一种，导电剂为乙炔黑、碳纳米管中的一种。