[发明专利]一种固态电池及其制备工艺

说明书

本公开涉及一种固态电池及其制备工艺，该工艺通过在正极片与固态电解质之间和/或负极片与固态电解质之间分别增加凝胶电解质层，并且通过热压处理的方式，使凝胶电解质软化并伸入到极片的正(负)极材料层和/或固态电解质层中，使得与固态电解质和正(负)极片的接触更加紧密，增大固态电解质与极片之间接触面积，降低阻抗，解决了现有固态电池中固态电解质与极片点与点之间接触，带来的接触面积小的缺点。制备出的固态电池界面阻抗小，倍率性能较好。

技术领域

本公开涉及固态电池技术领域，具体地，涉及一种固态电池及其制备工艺。

背景技术

随着人类工业的飞速发展，对能源依赖逐渐增加，能源形势越来越严峻，锂离子电池作为一种高效、清洁的化学储能器件越来越受到学术界和工业界的重视，并开展了大量的研究与探索。近年来，全球各国政府都在大力推进锂离子电池在汽车上的应用，锂离子电池目前已经基本占据了全球的电动汽车市场，未来也有可能大规模应用于电网储能市场。在电动汽车中，能量密度和安全性是动力电池性能的重要指标。

全球新能源电动汽车的销量在逐年增长，但是随之而来的是安全事故的增加，安全性问题日益凸显。安全性问题已经严重阻碍了锂离子电池的进一步发展和应用。电动汽车使用的锂离子电池主要采用有机液态电解液，其自身电化学窗口较窄(＜4.8V)，电解液可能在正负极侧发生副反应，消耗锂离子并产生更多副产物，其工作的温度区间也较窄(＜80℃)，具有工作电压低、高温下难使用的缺点。采用液态电解液的电池极有可能在生产或使用过程中发生漏液，带来一定的安全隐患。同时液态电解液含有很多低熔点有机溶剂，具有沸点低、闪点低、易燃易挥发等缺点，是影响电池安全性能的主要因素之一。

固态电池是一种使用固体电极和固体电解质的电池。与传统的锂离子电池相比，其最大的特点是采用了固态电解质替代了液态电解液，具有高能量密度、高安全性、高温性能好等特点，是未来锂电池的发展方向。(1)高能量密度，部分固态电解质材料有很宽的电化学窗口，其具有的高强度可以防止锂枝晶的刺穿，这些特性使得高电压正极材料和具有高克容量的锂金属负极有望引入电池，提升电池整体的能量密度成为可能。(2)安全性是固态电池最突出的优点，因固态电解质具有不挥发、无泄漏的特点，无机固态电解质具有不易燃性，从根本上消除了电解液泄露、易燃烧的安全隐患。(3)高温性能好，固态电解质能在较宽的温度范围内保持传输离子的能力，因此固态电池的工作温度范围也更宽，尤其是高温下。

然而固态电池现阶段面临很多技术难点，其商业化还面临着诸多挑战。其中固态电解质与极片界面阻抗高是急需攻克的技术难点之一。固态电解质与电极之间的接触方式为固-固接触，界面无润湿性，形成很大的界面接触电阻，降低了界面处的Li⁺迁移动力学，严重影响电池性能。

目前公开资料显示有很多从结构方面改善固态电池界面阻抗的文献。其中CN111009682A及CN111834626A提出在正极片和负极片之间放置两层厚度和粗糙度均不同的第一固态电解质、第二固态电解质来改善界面阻抗。但从本质上讲，这些方案中固态电解质与极片之间仍然是固与固、点与点之间的接触，接触面积小，界面阻抗仍较大。

发明内容

本公开的目的是提供一种固态电池及其制备工艺，该固态电池界面阻抗小，倍率性能较好。

为了实现上述目的，本公开第一方面提供一种制备固态电池的工艺，该工艺包括以下步骤：

S1、将含有第一凝胶电解质的第一溶液涂布在正极片的正极材料层上，除去所述第一溶液中的第一溶剂，形成覆有第一凝胶电解质层的第一极片；将含有第二凝胶电解质的第二溶液涂布在负极片的负极材料层上，除去所述第二溶液中的第一溶剂，形成覆有第二凝胶电解质层的第二极片；

S2、按照第一极片、固态电解质、第二极片的顺序依次层叠后进行热压处理。

本公开第二方面提供采用本公开第一方面所述的工艺制备的固态电池。