[发明专利]一种层叠式全固态锂离子电池的制备方法

说明书

本发明属于全固态锂离子电池技术领域，涉及一种层叠式全固态锂离子电池的制备方法。本发明通过，逐层制备，结合软烘以及保压烘烤实现了正负极与电解质层的致密结合，降低固固界面阻抗和颗粒间阻抗，且具一定的可塑性，工艺简单，成本低廉，能够实现大规模生产。并且分段烘烤的方法避免了电池起泡现象。

技术领域

本发明属于全固态锂离子电池技术领域，涉及一种层叠式全固态锂离子电池的制备方法。

背景技术

自上世纪九十年代SONY公司开发第一代商用锂离子电池以来，作为能量储存和转换的载体，锂离子电池开始被应用于各种电子设备中。凭借着较长的工作寿命、较高的工作电压、较大的能量密度和功率密度，锂离子电池逐渐占据着越来越大的市场份额。

目前，全球经济高速发展，对于能源的需求日益提升。但是，社会的环保意识也日益提升。所以，扩展以锂离子电池为代表的二次能量体系在更广泛的范围内的应用显得势在必行，尤其是目前的动力电源领域。但是，目前的锂离子电池大多采用有机碳酸酯类电解质，在过度充电或者内部短路的情况下容易使电解液发热、分解，有自然和爆炸的危险。迄今为止，已经有多起关于电动车自燃和爆炸的相关报道。在小型电子设备领域，锂离子电池技术已经相当的成熟了。但是，随着社会的发展，以及人们需求水平的上升，对于这类锂离子电池也提出了新的挑战。尤其是对以手机为代表的便携电子产品，人们需要能尽量的缩短给产品充电的时间，于是诞生了目前的快充技术。但是，过大的充电电流会导致电池发热严重，也会产生自燃和爆炸的危险，危害人身安全。而且这种安全隐患具有不定期爆发、难以预测的特征。能要从根本上解决上述问题的途径是采用固态电解质取代传统的电解液，发展全固态锂离子电池。

目前，按照电解质区分，全固态锂离子电池分为有机聚合物全固态锂电池和无机全固态锂电池两类。中国专利(CN105098232A)公布了一种以含氟磺酰亚胺离子聚合物与含醚氧基聚合物的混合物为电解质的有机聚合物全固态锂电池，这类有机聚合物全固态锂电池安全性高，可塑性好，能够制备成各种形状。但是，这类电池电解质和电极的界面不稳定，高分子固体电解质容易结晶，适用温度范围窄，这些限制了它的应用。中国专利(CN105470566A)公布了一种以锂碳磷氧氮作为电解质的无机全固态锂电池，这类无机全固态锂电池不含易燃、易挥发的成分，抗温性能好，且具很长的存储寿命。

目前，主要有两种方式制备无机全固态锂离子电池：(1)采用模压的方式，制备叠层式无机全固态锂离子电池。这种方法虽然工艺较为简便，成本低廉，但是制备的固态锂电池存在电解质层结构不够致密，界面阻抗和颗粒间阻抗过大，导致离子传导率过低，且电池的可塑性较差，结构易被外力破坏。(2)采用物理沉积的方式制备叠层式无机全固态锂离子电池，如磁控溅射、溶胶-凝胶法等。虽然该方法能很好地解决致密性的问题，降低界面阻抗以及颗粒阻抗，而且具有较好的可塑性，但是，该方法也存在很大的局限性。首先，该方法制备电池的功能层时沉积速率低，工艺较为复杂，成本较高，不容易实现大规模化生产。其次，该方法制备的薄膜膜层厚度小(纳米级别)，导致单个电池的容量小，只适用于实验室研究，没有太高的实际应用价值。而且，目前工业化生产和实验室中一般采用石墨类材料作为锂电池的负极。而对于该方法，基本上只能采用喷涂的方法制备石墨负极，这样会导致负极致密性差，且与电解质层之间有较大的界面阻抗。

因此，有必要实现一种可以既可以有效地增加电解质层的密度，改善颗粒间的接触，降低界面阻抗和晶粒间阻抗，又可以有效地简化工艺过程，降低成本，具有实际应用价值的制备无机全固态锂离子电池的工艺方法。

发明内容

针对上述存在的问题或者不足，本发明提供了一种叠层式无机全固态锂离子电池的制备方法。该工艺相对目前的模压法能有效地增强电解质的致密性，降低固固界面阻抗和颗粒间阻抗，且具一定的可塑性；相对于采用物理沉积的方式，工艺简单，成本低廉，能够实现大规模生产，且具有实际应用的价值。

该叠层式无机全固态锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：