[发明专利]基于陶瓷基电解质片的一体化全固态电池及制备方法

权利要求书

1.一种基于陶瓷基电解质片的一体化全固态电池的制备方法，其特征在于：该一体化全固态电池从上至下依次包含：正极集流体层(1)、复合正极层(2)、陶瓷基电解质片(3)、复合负极层(4)、负极集流体层(5)；复合正极层(2)和复合负极层(4)由于塑性胶体聚合物的存在而具有粘连效果；

其中，复合正极层(2)是由正极活性物质、导电剂和塑性胶体聚合物混合而成；

陶瓷基电解质片(3)是由氧化物电解质和塑性胶体聚合物混合而成；

复合负极层(4)是由负极活性物质、导电剂和塑性胶体聚合物混合而成；

所述各层中的塑性胶体聚合物包括塑性晶体、锂盐和/或聚合物添加剂；所述锂盐选择双三氟甲基亚胺锂LiTFSI、双氟磺酰亚胺锂LiFSI、高氯酸锂LiClO₄、六氟磷酸锂LiPF₆、四氟硼酸锂LiBF₄、二草酸硼酸锂LiBOB、草酸二氟硼酸锂LiDFOB、二氟磷酸锂LiPF₂O₂中的一种或两种以上；

制备方法包括如下步骤：

步骤1，在60-80℃下，将锂盐和/或聚合物添加剂溶解在塑性晶体中，搅拌混合均匀后冷却得到塑性胶体聚合物，复合正极层、陶瓷基电解质片和复合负极层中的塑性胶体聚合物选择不同的配方组分，且复合正极层中的塑性胶体聚合物为A、陶瓷基电解质片中的塑性胶体聚合物为B、复合负极层中的塑性胶体聚合物为C；

步骤2，称取氧化物电解质粉末、塑性胶体聚合物B，并混合均匀得到陶瓷基电解质混合粉体；

步骤3，将步骤2陶瓷基电解质混合粉体置于模具中，并压制定型；

步骤4，将正极活性材料、导电剂和塑性胶体聚合物A混合均匀得到复合正极粉体；

步骤5，将步骤4中得到的复合正极粉体从步骤3定型后的陶瓷基电解质一侧倒入、平铺，再次压制定型，并平整放入裁剪好的正极集流体；

步骤6，将负极活性材料、导电剂和塑性胶体聚合物C混合均匀得到复合负极粉体；

或将金属锂箔与铜网复合压制后，裁剪至步骤3中模具适配的大小，用作负极；

步骤7，将步骤6中复合负极粉体或金属锂属和铜网的复合压制物从步骤3定型后的陶瓷基电解质另一侧平铺放入，再次压制定型，并平整放入裁剪好的负极集流体，组装成各组分叠层好的电芯；

步骤8，将所述各组分叠层好的电芯制成型，其中的定型压力大于步骤3、5、7中的定型压力，然后进行热处理，加热温度低于300℃，使各组分中的塑性胶体聚合物吸热融化，填充各组分内部的间隙和各组分之间的空隙；然后待温度冷却，得到陶瓷基电解质片的一体化全固态电池。

2.如权利要求1所述的基于陶瓷基电解质片的一体化全固态电池的制备方法，其特征在于：正极集流体层(1)为铜箔或铜网中的一种，并且/或者负极集流体层(5)为铜箔或铜网中的一种。

3.如权利要求1所述的基于陶瓷基电解质片的一体化全固态电池的制备方法，其特征在于：所述复合正极层(2)包括正极活性物质、导电剂、塑性胶体聚合物；

所述正极活性物质为LiCoO₂、LiNi_0.8Co_0.1Mn_0.1O₂(NCM811)、LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂(NCM523)、LiFePO₄中的至少一种；

所述导电剂为导电炭黑SP、科琴黑、碳纳米管CNTs中的至少一种；

复合正极层(2)的所述塑性胶体聚合物的塑性晶体为分子塑晶，优选为丁二腈SN分子塑晶；所述聚合物添加剂为环氧乙烷PEO、聚乙烯醇PVA、聚丙烯腈PAN、聚偏氟乙烯PVDF中的一种，优选为聚偏氟乙烯PVDF。