[发明专利]一种一体化成型固态电池的制备方法

说明书

本发明属于锂离子电池电解液技术领域，具体涉及一种一体化成型固态电池的制备方法。该方法包括如下步骤，将改性或者未改性的电极活性物质、导电剂、粘结剂、聚合物、锂盐、无机电解质，分别溶解于有机溶剂中，获得电极浆料；将上述电极浆料涂布在集流体上，干燥后进行滚压，获得电极极片；将锂盐、聚合物、无机填料、聚合单体、引发剂按比例混合，溶解于有机溶剂中形成电解质前驱体浆料；将上述电解质前驱体浆料涂覆于上述电极极片表面，热引发或光引发或加热烘干，制备获得电极与电解质一体化结构；通过热压的方式获得固态电池电芯。本发明有效规避了分离式多层叠制备造成的关键材料层间物理接触不良、界面阻抗大的问题。

技术领域

本发明属于锂离子电池电解液技术领域，具体涉及一种一体化成型固态电池的制备方法。

背景技术

固态电池采用固态电解质替代传统锂离子电池中的电解液和隔膜，消除了有机液体带来泄露、易燃易爆等安全问题，同时与高比能量电极具有更好的兼容性，有望从根本解决现有二次电池体系安全性和能量密度瓶颈问题，同时，固态电池在极端条件下(超温、震动、压力等)具有更加稳定的性能，拓宽了其应用范围，成为锂离子电池的潜在替代产品。

然而，固态电池同样面临着一些亟待解决的问题，限制了其规模化应用。最为主要的是大容量固态电池循环过程中容量衰减严重，长期循环稳定性不良；针对可快充固态电池的应用，功率密度有待提升；枝晶生长造成短路、热失控等安全问题，这些均与固态电解质、电极离子传输动力学、固/固界面物理和化学接触问题密切相关。

现有固态电池大多基于传统锂离子电池制备技术，将预先制备好的关键材料层进行卷绕或层叠组装，界面物理接触难以得到保障，加剧了界面阻抗大、界面相容性差的问题，严重影响电池性能的发挥，且制备工艺复杂，产品一致性差。本发明通过探索研究，提出了固态电池的一体化成型制备方法，通过电极层和电解质层的原位一体化制备，获得更好的界面相容性，从而提升固态电池的能量密度和功率密度，增加循环寿命，同时简化工艺流程，获得良好的批次一致性，为固态电池的规模化生产和应用奠定基础。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种一体化成型固态电池的制备方法。通过电极成分、比例的调控和优化，制备获得离子/电子双导通的复合电极层，调控固态电解质前驱体浆料的成分、比例以及固含量，获得流变性能良好的固态电解质浆料，将固态电解质浆料涂覆于电极层上，在一定条件下原位制备一体化固态电池电芯，通过封装获得固态电池。

为了实现上述目的，本发明所采用的具体技术方案为：

一体化成型固态电池的制备方法，该方法包括如下步骤：

1)将改性或者未改性的电极活性物质、导电剂、粘结剂、聚合物、锂盐、无机电解质，分别溶解于有机溶剂中，获得电极浆料，电极浆料固含量为0.1％～50％，优选为10％～30％；

2)将上述电极浆料涂布在集流体上，干燥后进行滚压，获得电极极片，厚度为0.1μm～800μm，优选为50μm～200μm；

3)将锂盐、聚合物、无机填料、聚合单体、引发剂按比例混合，溶解于有机溶剂中形成电解质前驱体浆料，电解质前驱体浆料固含量为0.1％～50％，优选为10％～30％；

4)将上述电解质前驱体浆料涂覆于上述电极极片表面，热引发或光引发或加热烘干，制备获得电极与电解质一体化结构；

5)将电极与电解质一体化结构与负极材料按顺序层叠在一起，其中电极与电解质一体化结构另一侧叠加反极性电极，构成一个单体，将单体装配入软包电芯内；电芯最外侧为终端正极和终端负极，与终端正极相邻的为负极与电解质一体化结构，与终端负极相邻的为正极与电解质一体化结构未涂覆电解质的电极一侧，中间为电极与电解质一体化结构的固态电解质侧，以此类推，内部单体数量不少于3个；

6)通过热压的方式获得固态电池电芯。