[发明专利]一种含有固态电解质的正极极片及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种含有固态电解质的正极极片及其制备方法和应用。所述正极极片包括：活性材料、导电剂、粘结剂和固态电解质；各组分按照质量百分比为：活性材料:导电剂:粘结剂:固态电解质＝[80‑98]:[0.1‑5]:[1.0‑10]:[0.1‑5]；其中，所述活性材料包括：磷酸铁锂LFP、钴酸锂LCO、锰酸锂LMO、磷酸锰铁锂LMFP、或镍钴锰酸锂三元材料中的一种；所述固态电解质包括：LISICON型固态电解质、NASICON型固态电解质、钙钛矿型固态电解质、石榴石型固态电解质或硫化物型固态电解质中的一种或多种混合。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，尤其涉及一种含有固态电解质的正极极片及其制备方法和应用。

背景技术

随着汽车行业的发展，混合电动车(HEV)和电动车(EV)己成为将来燃油驱动汽车的替代者而备受关注，而移动电源系统是作为电动汽车的关键部件之一。因此，高性能(即高比能量、长寿命、安全性)、低成本和环境友好的电池将成为移动电源产业发展的重点和热点。锂离子电池正是为适应这一需求而发展起来的新一代绿色高能充电电池。它具有电压高、体积小、质量轻、比能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、寿命长等突出优点。

正极极片作为锂离子电池中重要的组成部分，为整块电池提供锂的根本来源，但当前正极还存在离子电导率较低、比容量偏小等问题需要解决；而正极极片中引入固态电解质材料能有效解决离子电导率低等问题，因此开发出加入固态电解质后正极极片的制备方法具有重要现实意义。

发明内容

本发明实施例提供了一种含有固态电解质的正极极片及其制备方法和应用，旨在提高电池的倍率性能，并提升循环性能，以及安全性能。

第一方面，本发明实施例提供了一种含有固态电解质的正极极片，所述正极极片包括：活性材料、导电剂、粘结剂和固态电解质；各组分按照质量百分比为：活性材料:导电剂:粘结剂:固态电解质＝[80-98]:[0.1-5]:[1.0-10]:[0.1-5]；

其中，所述活性材料包括：磷酸铁锂LFP、钴酸锂LCO、锰酸锂LMO、磷酸锰铁锂LMFP、或镍钴锰酸锂三元材料中的一种；

所述固态电解质包括：LISICON型固态电解质、NASICON型固态电解质、钙钛矿型固态电解质、石榴石型固态电解质或硫化物型固态电解质中的一种或多种混合。

优选的，所述导电剂包括：炭黑SUPER-P、导电石墨KS-6、碳纳米纤维、碳纳米管CNT、乙炔黑、石墨烯、科琴碳、金属银、金属金中一种或多种；

所述粘结剂包括：聚偏氟乙烯、丁苯乳胶、苯丙乳胶、聚乙烯醇、乙烯-醋酸乙烯、海藻酸钠、聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯-丙烯酸丁脂、乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚醋酸乙烯酯、聚氨酯、羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠、聚丙烯酰胺、聚氧化乙烯以及聚四氟乙烯中的一种或者多种混合。

优选的，所述石榴石型固态电解质具体为：Li₇A₃Z₂O₁₂，其中A为La、Ca、Sr、Ba、K中的一种或多种，Z为Zr、Ta、Nb或Hf中的一种或多种；

所述NASICON型固态电解质具体为：Li_1+xA_xZ_2-x(PO₄)₃，其中x在0.01-0.5之间，A为Al、Y、Ga、Cr、In、Fe、Se、La中的一种或多种，Z为Ti、Ge、Ta、Zr、Sn、Fe、V或Hf中的一种或多种；

所述LISICON型固态电解质具体为：Li₁₄A(ZO₄)₄，其中A为Zr、Cr、Sn中的一种或多种，Z为Si、S、P中的一种或多种；