[发明专利]一种固态电池及其制备方法

说明书

本发明涉及一种固态电池及其制备方法，固态电池由n个固态层叠单元构成，固态层叠单元包括复合集流体、正极层和固态电解质层，通过固态层叠单元的相互堆叠实现内部串联；复合集流体包括第一集流体层和第二集流体层。制备方法包括将正极涂在复合集流体上形成第一极片；将固态电解质涂在正极上形成固态电解质单元，与第一极片构成第二极片；按设计尺寸将第二极片裁成固态层叠单元；将设计需要将n个固态层叠单元堆叠形成固态电池。本发明n个固态层叠单元相互串联构成内部串联的固态电池，提高电池电压；充放电过程中正极脱出的锂与复合集流体的第二集流体层形成合金，在集流体表面均匀沉积，大幅提高固态电池能量密度；制备工艺简单，无短路风险。

技术领域

本发明属于固态电池技术领域，具体涉及一种固态电池及其制备方法。

背景技术

目前，商用的锂离子电池因采用易燃易爆的有机电解液无法满足人们对于电池的安全性需求，且能量密度已达到极限。而通过固态电解质取代有机电解液的全固态电池有望成为目前市场上锂离子电池最安全的替代品。固态电池由于其内部没有液体流动，有望实现电芯内部串联。

现有技术公开了一种能防止双极电极的集电体破损、能很好地防止短路发生的双极全固体电池及上述双极全固体电池的制造方法，该双极全固体电池具有双极电极和含有固体电解质的固体电解质层，且多个上述双极电极层叠介由上述固体电解质层层叠，上述双极电极具有集电体以及电极活性物质层，上述电极活性物质层由形成于上述集电体的一个表面且含有正极活性物质的正极活性物质层和形成于上述集电体的另一个表面且含有负极活性物质的负极活性物质层构成，上述电极活性物质层形成于上述集电体的端部的内侧，上述电极活性物质层的端部与上述集电体表面之间配置有形成于上述集电体表面上的增强层。但是，上述双极全固体电池的集流体为兼容正极材料和负极材料，将铜层，铝层和中间层热压到一起，使用时在铝箔侧涂正极铜箔测涂负极，通过对正极集流体和负极集流体的结构布置预防电池短路，结构复杂。

在内串电池中，由于具有层叠了多个双极电极的构成，存在如下问题：首先，由于集电体彼此的接触、双极电极端部的不整齐部分的电极活性物质层与集电体的接触等而发生短路；此外采用在集流体一面正极层、在另一面负极层的双极电极的方案，在制造过程的压制时，由于层和正极层的伸缩性的不同，集流体形变、负极层或正极层中产生裂纹。特别是在使用无机固体电解质的全固体电池中，因为需要在制造时以非常高的压力进行压制，所以裂纹的产生变得显著。

发明内容

本发明的目的就在于提供一种固态电池，还提供一种固态电池的制备方法，以解决在内串电池中，因具有层叠了多个双极电极，易发生短路，以及集流体形变、负极层或正极层中会产生裂纹的问题。本发明仅需一个复合集流体，不需要采取额外的手段预防短路，且能量密度有大幅提高。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种固态电池，由n个固态层叠单元构成；所述每个固态层叠单元包括复合集流体3、正极层2和固态电解质层1，通过固态层叠单元的相互堆叠实现内部串联；

所述复合集流体3包括第一集流体层31和第二集流体层32。

进一步地，所述第一集流体层31可以为铝箔、镍网或SUS；所述第二集流体层32为无定形碳、金、铂、钯、硅、银、铝、铋、锡、锌中一种或其组合，正极脱出的锂离子经过固态电解质层1与第二集流体形成合金。

进一步地，通过磁控溅射/3D打印/蒸镀的手段在第一集流体表面形成3维结构的薄膜即为第二集流体。

进一步地，所述第一集流体层31厚度为4-20微米；所述第二集流体层32厚度为2-10微米。

一种固态电池的制备方法，包括以下步骤：

S1、将正极涂在复合集流体3上形成第一极片；

S2、将固态电解质涂在正极上形成固态电解质单元，与第一极片构成第二极片；