[发明专利]一种固态电池复合正极及其制备方法

说明书

本发明提供一种固态电池复合正极及其制备方法，涉及固态电池技术领域，具体方案如下：一种固态电池复合正极的制备方法，包括以下步骤：将正极活性材料采用偶联剂进行表面改性，将表面改性后的正极活性材料制备得到正极极片；在真空环境下向正极极片中注入固化电解质前驱体溶液，然后置于高压环境下静置，得到正极极片与固化电解质前驱体溶液的复合体I；将复合体I置于冷等静压环境下静置，得到复合体II；将复合体II置于热等静压环境下静置，引发固化电解质前驱体溶液中的可聚合单体原位聚合，得到固态电池复合正极。本发明可以显著提升固态电池复合正极的致密度，增强活性材料与固态电解质的界面接触特性、稳定性和固态电池的电化学性能。

技术领域

本发明涉及固态电池技术领域，具体涉及一种固态电池复合正极及其制备方法。

背景技术

商业锂离子电池已被广泛应用于消费类电子产品、电动汽车、智能电网等领域。然而，因为液态电解质溶剂的低饱和蒸气压和高可燃性，商业锂离子电池的规模化应用仍然存在较大的安全隐患。固态电池采用高本征安全性固态电解质材料代替易燃有机液态电解质，使得电池体系的安全性大幅提高。同时，固态电池体系也为锂金属负极的应用提供了契机，电池体系的能量密度可以得到显著提升。目前，高的电极/电解质界面阻抗是限制固态电池商业化应用的关键问题之一。

通过向正极微细孔隙浇铸固化电解质材料的前驱体溶液，在光或热的条件下引发固化电解质前驱体溶液中的可聚合单体的原位聚合，进而得到完全充填/高密度/高异质结合力的固态电池复合正极，有望增强正极活性材料/电解质的界面电导率、提高活性物质利用率、提升固态电池的放电比容量和循环稳定性。但是，固化电解质前驱体溶液通常具有较高的粘度，常规的真空注液方式往往很难保证对正极孔隙的充分填充，特别是对正极活性材料表面微观孔隙的填充。此外，正极中的活性颗粒与固化后的电解质材料结合力较差，在循环过程中依然面临因结合力不足而造成电极/电解质界面分离的问题，难以获得良好的循环性能。

发明内容

本发明的第一个目的在于解决固化电解质前驱体溶液对正极孔隙填充效果差、固化后正极活性材料与固态电解质界面结合力弱的问题，提供一种高孔隙填充效果、高电极/电解质界面结合力的固态电池复合正极。

本发明的第二个目的在于提供一种固态电池复合正极的制备方法。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种固态电池复合正极，包括正极极片和填充在正极极片孔隙中的固态电解质材料，固态电解质材料与正极极片中的活性材料通过化学键连接。

一种固态电池复合正极的制备方法，包括以下步骤：

步骤一、将正极活性材料采用偶联剂进行表面改性，将表面改性后的正极活性材料制备得到正极极片；

步骤二、在真空或预先减压环境下向正极极片中注入固化电解质前驱体溶液，然后置于高压环境下静置，得到正极极片与固化电解质前驱体溶液的复合体I；

步骤三、将复合体I置于冷等静压环境下静置，得到复合体II；

步骤四、将复合体II置于热等静压环境下静置，引发固化电解质前驱体溶液中的可聚合单体原位聚合，得到固态电池复合正极。

本发明相对于现有技术的有益效果：