[发明专利]一种具备补锂硫化物固态电解质膜的全固态电池制备方法

说明书

本发明公开一种全固态电池制备方法，包括：(1)在氩气气氛下，将硫化物电解质、粘结剂和溶剂混合，混合均匀后得到电解质浆料；(2)采用涂布的方式将电解质浆料涂于正极极片表面；(3)采用静电喷粉装置，将惰性锂粉均匀的撒在步骤(2)的未干燥的硫化物电解质层表面；(4)将步骤(3)得到的电解质膜在真空环境下干燥并加压致密化；(5)将步骤(4)得到的补锂硫化物固态电解质膜与负极极片进行加压致密化后封装，得到硫化物全固态电池。本发明制备的复合固态电解质膜在实现负极补锂的同时可以改善固态电解质膜与负极极片间的界面接触，制备的硫化物全固态电池既降低了界面阻抗，又提升了其倍率性能和容量保持率。

技术领域

本发明涉及锂电池制造技术领域，具体涉及一种具备补锂硫化物固态电解质膜的全固态电池制备方法。

背景技术

全固态电池由于其高安全性和高能量密度被广泛认为是下一代储能器件的关键技术，基于硫化物固态电解质的固态电池由于拥有高离子电导率和良好的机械性能而成为最有潜力的技术方向之一。

由于硫化物电化学窗口较窄，导致基于硫化物固态电解质的固态电池在阴极侧容易被氧化，阳极侧容易被还原，伴随着副反应的发生，锂离子存在不可逆损耗，这也会导致电池的循环性能变差。采用补锂的方法，不仅可以弥补负极的首效损失，同时锂源引入可以提升电池的能量密度和循环性能。现有惰性锂粉补锂方法中，利用惰性锂粉混入负极浆料中的方法，存在锂粉溶解及压实密度降低的问题；利用惰性锂粉撒在负极极片表面的方法，存在粉尘和不均匀问题；利用惰性锂粉制备浆料涂在负极极片表面的方法，存在工艺流程复杂及锂粉上浮的问题。

采用浆料法制备硫化物固态电解质膜不仅可以与现有电池制造技术匹配，也可以制备较薄电解质层从而提升电池能量密度。但是在通过外界施加压力使正极极片、电解质膜和负极片充分接触的过程中，电解质膜与电极间界面接触面积小，从而导致界面阻抗过大，对硫化物全固态电池的性能产生较大影响。通过对极片或电解质膜表面进行改性，可以改善接触性差的问题。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种具备补锂硫化物固态电解质膜的全固态电池制备方法，旨在解决干法补锂粉尘大且不均匀和湿法补锂工艺流程复杂的问题。

为了实现上述目的，本发明提供的一种具备补锂硫化物固态电解质膜的全固态电池制备方法，包括：

(1)在氩气气氛下，将硫化物电解质、粘结剂和溶剂混合，混合均匀后得到电解质浆料；

(2)采用涂布的方式将电解质浆料涂于正极极片表面；

(3)采用静电喷粉装置，将惰性锂粉均匀的撒在步骤(2)的未干燥的硫化物电解质层表面；

(4)将步骤(3)得到的电解质膜在真空环境下干燥并加压致密化；

(5)将步骤(4)得到的补锂硫化物固态电解质膜与负极极片进行加压致密化后封装，得到硫化物全固态电池。

优选地，所述步骤(3)中的惰性锂粉的粒径为0.1～5μm。

优选地，所述步骤(3)中的惰性锂粉的粒径为0.1～1μm。

优选地，步骤(3)中单位面积喷撒的惰性锂粉负载量与单位面积硫化物固态电解质的质量比为(0.5～2):100。

优选地，步骤(4)中真空干燥的温度为60～150℃，干燥时间为8～32h。

优选地，步骤(4)和步骤(5)中所述加压致密化的方法选自平板静压、等静压、热压、辊压的一种或多种。