[发明专利]一种全固态电池用正极及全固态电池

说明书

本发明提供一种全固态电池用正极及全固态电池。所述全固态电池用正极从上到下依次包括集流体层、导电耐酸腐蚀涂层和正极活性物质层；所述正极活性物质层含有卤化物固态电解质。含有本发明正极的全固态电池内阻显著降低，容量发挥更高，具有更优异的电化学性能，同时本发明的全固态电池用正极可以在露点低于‑20℃的环境中制备，且制备及使用过程中无需惰性气氛保护，降低了生产成本、工艺简单，便于实际生产操作及产业化应用。

技术领域

本发明属于二次电池技术领域，具体涉及一种全固态电池用正极及全固态电池。

背景技术

全固态锂离子电池由于采用不可燃的固态快离子导体材料作为电解质，从而比液态锂离子电池具有更高的安全性。随着近几年的快速发展，目前常用的固态电解质有氧化物固态电解质、硫化物固态电解质、聚合物电解质及卤化物固态电解质等。其中卤化物电解质材料与高压正极稳定且材料偏软、易于成型加工，有望产业应用。然而大部分卤化物电解质对湿空气稳定性较差，在空气中容易吸水水解导致离子导急速衰减且产生腐蚀性酸，在电极制备及使用过程中腐蚀集流体，从而导致电极涂层与集流体接触变差，电极性能变差，限制了其大规模的生产应用能力。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种全固态电池用正极及全固态电池。本发明通过在含有卤化物固态电解质的正极活性物质层与集流体层之间增加导电耐酸腐蚀涂层，该导电耐酸腐蚀涂层在正极极片制备和使用过程中，可以有效抑制卤化物固态电解质吸水水解所产生的腐蚀性酸对集流体的腐蚀，并改善由此可能变差的电极性能，同时该电极无需在惰性气氛即可生产操作，简化工艺流程，降低生产成本。

本发明的技术方案如下：

一种全固态电池用正极，所述全固态电池用正极从上到下依次包括集流体层、导电耐酸腐蚀涂层和正极活性物质层；所述正极活性物质层含有卤化物固态电解质。

进一步地，所述导电耐酸腐蚀涂层为导电碳层、导电聚合物层、金层或银层。

进一步地，所述导电耐酸腐蚀涂层的厚度为0.01-10μm，优选0.01-3μm，由此，上述有限厚度的导电耐酸腐蚀涂层不仅能有效抑制酸性物质对集流体的腐蚀，同时又尽量减少厚度，降低成本。

进一步地，所述正极活性物质层的厚度为20-500μm，优选为50-250μm。按重量百分含量计，所述正极活性物质层包括卤化物固态电解质2-50％、正极活性材料50-98％、粘结剂0.5-10％。

具体的，所述卤化物固态电解质的化学式为Li_aMX_b，其中，M选自Al、Ga、In、Sc、Y、La系元素中的一种或多种，X选自F、Cl、Br中的一种或多种；0≤a≤10，1≤b≤13；优选地，M为In，X为Cl；进一步优选地，所述卤化物固态电解质为Li₃InCl₆。在一些具体的实施例中，所述卤化物固态电解质在正极活性物质层的质量占比优选为10-30％，由此，在保证电极性能的前提下，减少卤化物固态电解质占比，降低生产成本，同时正极活性材料占比相应提高，进而提高电池能量密度。

上述卤化物固态电解质在含水环境中因逐渐吸水而形成具有较强酸性的结晶水化物Li_aMX_b*xH₂O。

所述正极活性材料选自钴酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、富锂锰基材料中的一种或多种。在一些具体的实施例中，所述正极活性材料在正极活性物质层的质量占比优选为70-90％，由此，在保证电极性能的前提下，提高正极活性材料占比，进而提高电池能量密度。

所述粘结剂为在低极性溶剂中可分散的苯乙烯丁二烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、苯乙烯丙烯酸酯、丙烯酸酯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、硅胶、聚偏氟乙烯、羧甲基纤维素钠中的至少一种，优选丁腈橡胶、苯乙烯丁二烯、苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物、丁苯橡胶；所述粘结剂也可以为聚四氟乙烯、聚丙烯或聚乙烯。