[发明专利]一种基于塑晶改性正极固态电池及其制备方法

说明书

本发明属于固态电池技术领域，尤其涉及一种基于塑晶改性正极固态电池及其制备方法，所述基于塑晶改性正极固态电池的制备方法包括以下步骤：步骤一：将塑晶、锂盐、聚合物以及无机填料加热混合，以融化为液体状态的塑晶作为溶剂；步骤二：将正极材料粉末、导电剂、步骤一得到的塑晶基复合正极胶、有机溶剂混合，涂覆在集流体上；步骤三：制备塑晶基正极表面处理液，涂覆或者喷涂在步骤二中得到的正极层表面，采用加热或辐照进行原位聚合。本发明提供一种改善了界面相容性以及与高比能量电极材料的兼容性，解决了电池界面接触不良、材料电导率低带来的电池性能无法充分发挥问题的基于塑晶改性正极固态电池及其制备方法。

技术领域

本发明属于固态电池技术领域，尤其涉及一种基于塑晶改性正极固态电池及其制备方法。

背景技术

现有技术：

目前商用化的锂离子电池仍采用有机电解液为主，存在极大的安全隐患以及能量密度瓶颈问题。以固态电解质替换传统液态锂离子电池中的电解液和隔膜获得的固态电池，完全避免了安全问题，简化了工艺流程，同时一系列高能量电极材料可以在固态电池中得到应用，从而提升电池的能量密度。

但本申请发明人发现上述现有技术至少存在如下技术问题：

固态电池存在一系列亟待解决的界面问题：电极与固态电解质的固/固刚性界面接触不良；电极材料，特别是正极材料颗粒之间的界面阻抗大，兼容性不良，严重影响了导电载流子的有效传输，最终导致固态电池性能无法得到充分发挥。因此，如何改善界面问题、提高离子电导率成为目前固态电池领域的研究重点。

以金属锂负极为例，研究者通过表面修饰的方法，增加金属锂与固态电解质的接触面积、减少副反应的发生。针对正极方面，除了正极粉体颗粒表面改性，研究者们还通过将正极与聚合物电解质复合，制备复合正极，利用聚合物填充孔隙，提高载流子的迁移能力，获得更好的界面相容性，如CN106654276以PEO作为粘结剂制备了固态锂电池电极。然而，传统聚合物电解质电导率低、电化学窗口较窄，无法满足电极更高离子传输特性的需求，与高能量密度(高容量、高电压)电极的匹配也受到限制。

与传统聚合物电解质相比，塑晶材料的高极性和高扩散性可以有效解离锂盐，保证了离子电导率和电化学稳定性，目前的研究多集中塑晶材料作为电解质的应用，如CN106654366A。CN106654366A公开了一种原位聚合制备塑晶聚合物电解质材料及其制备方法，塑晶基聚合物电解质离子电导率高，电化学性能好，然而，塑晶作为电解质与Li负极接触时会发生副反应，影响电池稳定性，且塑晶电解质机械加工性不好，不适于单独作为电解质使用。对此，本团队前期在正极层内部引入塑晶材料，公开过原位制备塑晶改性固态电池用正极的方法(CN108963190A)，提升正极内部的离子传导性能，该技术针对塑晶、锂盐、聚合物、无机填料、正极材料、导电剂的投料顺序进行了考察。该发明没有对正极与固态电解质层间界面离子输运动力学以及兼容性进行优化，且针对关键材料的用量、比例未做细化。

解决上述技术问题的难度和意义：

因此，基于这些问题，提供一种改善了界面相容性以及与高比能量电极材料的兼容性，解决了电池界面接触不良、材料电导率低带来的电池性能无法充分发挥问题的基于塑晶改性正极固态电池及其制备方法具有重要的现实意义。

发明内容

本申请目的在于为解决现有技术中技术问题而提供一种改善了界面相容性以及与高比能量电极材料的兼容性，解决了电池界面接触不良、材料电导率低带来的电池性能无法充分发挥问题的基于塑晶改性正极固态电池及其制备方法。

本申请实施例为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种基于塑晶改性正极固态电池的制备方法，所述基于塑晶改性正极固态电池的制备方法包括以下步骤：