[发明专利]固态锂电池及其制备方法

说明书

本发明涉及锂电池领域，公开了一种固态锂电池及其制备方法。该固态锂电池包括正极、负极以及位于正极和负极之间的固态电解质层，所述正极包括正极集流体和形成在正极集流体上的固态正极活性材料层，其特征在于，所述固态正极活性材料层中的活性材料选自LiMO₂中的一种或多种，M选自Co、Ni和Mn中的一种或多种；所述固态电解质层含有硫化物和粘结剂；所述负极包括负极集流体以及形成在负极集流体上的负极活性材料层，且至少与所述固态电解质层接触的负极活性材料层为凝胶态负极活性材料层。本发明可提供一种能够改善界面接触，并能够快速提高体系的锂离子电导率、降低界面阻抗的新型的固态锂电池。

技术领域

本发明涉及锂电池领域，具体涉及一种固态锂电池及其制备方法。

背景技术

固态电池采用不可燃的固态电解质替换了可燃性的有机液态电解质，大幅提升了电池系统的安全性，同时能够更好地适配高能量正负极并减轻系统重量，实现能量密度同步提升。在各类新型电池体系中，固态电池是距离产业化最近的下一代技术，这已成为产业与科学界的共识。

目前固态锂电池通常采用无机氧化物电解质或聚合物电解质与液态电解质相互混合的方式进行界面改善和制备，但由于本身无机氧化物类电解质和聚合物电解质本身的离子电导率比较低，因此需要加入比较多的液态电解质才能改善整个电池的内阻和电导率，较多液态电解质的加入不利于固态锂电池整体安全性的提高。理论上，不含任何电解液成分的全固态锂电池具有最高的安全性，但全固态体系由于全部都是无机颗粒形成的颗粒之间的固固接触会导致整体存在比较大的界面问题，需要外加非常大的压力，直接影响电池使用工况、电池倍率和循环性能。因此如何改善界面同时保持高的安全性一直以来是固态锂电池研究者需要挑战的技术难题。

发明内容

本发明的目的是针对目前固态电池界面融合技术的缺失与不足，提供一种能够改善界面接触，并能够快速提高体系的锂离子电导率、降低界面阻抗的新型的固态锂电池。

为了实现上述目的，本发明一方面提供一种固态锂电池，该固态锂电池包括正极、负极以及位于正极和负极之间的固态电解质层，所述正极包括正极集流体和形成在正极集流体上的固态正极活性材料层，其中，所述固态正极活性材料层中的活性材料选自LiMO₂中的一种或多种，M选自Co、Ni和Mn中的一种或多种；所述固态电解质层含有硫化物和粘结剂；所述负极包括负极集流体以及形成在负极集流体上的负极活性材料层，且至少与所述固态电解质层接触的负极活性材料层为凝胶态负极活性材料层。

优选地，所述固态正极活性材料层含有60-85重量％的正极活性材料、2-5重量％的第一导电剂、10-30重量％的硫化物电解质和1-5重量％的第一粘结剂。

优选地，所述正极集流体为涂碳铝箔。

优选地，所述LiMO₂为LiCoO₂、LiNi_1/3Mn_1/3Co_1/3O₂、NCM523、NCM622和NCM811中的一种或多种。

优选地，所述第一导电剂为SP(炭黑)、CNT(碳纳米管)、VGCF(碳纤维)、银粉和铝粉中的一种或多种。

优选地，所述硫化物电解质为thio-LISICON、Li₁₀GeP₂S₁₂、Li₆PS₅Cl、Li₁₀SnP₂S₁₂、Li₂S-P₂S₅、Li₂S-SiS₂和Li₂S-B₂S₃中的一种或多种。

优选地，所述第一粘结剂为聚偏氟乙烯和橡胶类粘结剂中的一种或多种。