[发明专利]固态电池及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了固态电池及其制备方法和应用，固态电池包括：正极片，包括正极集流体和正极活性材料层，正极活性材料层包括正极活性材料、第一导电剂、第一氧化物电解质和第一粘结剂；正极氧化物电解质层，包括第二氧化物电解质和第二粘结剂；固态电解质层；负极氧化物电解质层，包括第三氧化物电解质和第三粘结剂；负极片，包括负极集流体和负极活性材料层，负极活性材料层包括负极活性材料、第二导电剂、第四氧化物电解质和第四粘结剂。本发明从根本上解决了电池的安全问题，在确保了活性材料结构稳定性的前提下提升了锂离子电池的综合电性能，且提高了活性材料层与固态电解质层之间的导电性能。

技术领域

本发明属于电池领域，具体涉及一种固态电池及其制备方法和应用。

背景技术

针对动力电池存在的安全问题主要受三要素影响，分别是氧气、温度和着火介质有机溶剂，其中有机溶剂的影响至关重要，目前主流动力电池采用的是液态电解液，而液态电解液中含有大量的有机溶剂，因此，降低有机溶剂含量或者避免有机溶剂的应用成为改善电池安全问题的有效途径。目前，国内外开展半固态或固态电池的研究，从根本上解决动力电池安全问题。半固态或固态电池具有良好的耐高温性，同时低温下性能也相对较好。现今固态电池成为行业研究热点，并有个别企业实现半固态电池的量产应用。但是固态电池中的正极活性材料层/负极活性材料层与固态电解质层之间的导电性能较差，从而导致固态电池的综合电性能较差。

另外，固态电池所用电解质主要分为三大研究体系，分别为氧化物、硫化物和聚合物电解质，其中国内企业以氧化物电解质为主要研究方向，日韩企业以硫化物电解质为主要研究方向，欧美企业以聚合物电解质为主要研究方向。针对不同电解质体系具有不同的优缺点从而影响其应用。其中，氧化物电解质易于制备及应用，但氧化物电解质硬度较大，影响电解质与活性材料界面接触；硫化物电解质电导率可以与液态电解液电导率相媲美，但硫化物电解质化学稳定性差，易于氧化，遇水易产生硫化氢等有害气体，生产加工工艺复杂；聚合物电解质在高温下电导率高，且容易成膜加工，与正负极相容性较好，但聚合物电解质的不足之处在于常温电导率较低，电解质氧化电位低，仍存在锂枝晶穿过聚合物膜的隐患。此外，国内部分企业同期开发半固态电池，在固态电解质体系中添加部分液态电解质，虽然对电池安全性能略有改善，但不能根本解决安全问题，同时电池的高低温性能也未见明显改善。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的目的在于提出一种固态电池及其制备方法和应用。本发明从根本上解决了电池的安全问题，在确保了活性材料结构稳定性的前提下提升了锂离子电池的综合电性能，且提高了活性材料层与固态电解质层之间的导电性能。

为达到上述目的，在本发明的一个方面，本发明提出了一种固态电池。根据本发明的实施例，所述固态电池包括：

正极片，所述正极片包括正极集流体和形成于所述正极集流体上的正极活性材料层，所述正极活性材料层包括正极活性材料、第一导电剂、第一氧化物电解质和第一粘结剂；

正极氧化物电解质层，所述正极氧化物电解质层设置在所述正极活性材料层的远离所述正极集流体的一侧，所述正极氧化物电解质层包括第二氧化物电解质和第二粘结剂；

固态电解质层，所述固态电解质层设置在所述正极氧化物电解质层的远离所述正极片的一侧；

负极氧化物电解质层，所述负极氧化物电解质层设置在所述固态电解质层的远离所述正极氧化物电解质层的一侧，所述负极氧化物电解质层包括第三氧化物电解质和第三粘结剂；

负极片，所述负极片包括负极集流体和负极活性材料层，所述负极活性材料层设置在所述负极氧化物电解质层的远离所述固态电解质层的一侧，所述负极集流体设置在所述负极活性材料层的远离所述负极氧化物电解质层的一侧，所述负极活性材料层包括负极活性材料、第二导电剂、第四氧化物电解质和第四粘结剂。