1.一种高相容性全固态电池,所述电池包括复合极片,其特征在于,所述复合极片由一定浓度梯度活性物质及固态电解质组成。
2.如权利要求1所述的高相容性全固态电池,其特征在于,所述复合极片的固态电解质层设计成凹凸槽,凹凸槽的固态电解质层涂覆一层低温熔融有机聚合物固态电解质,正负极复合极片通过热压使有机聚合物熔融,最后组装成高界面相容性全固态电池。
3.如权利要求2所述的高相容性全固态电池,其特征在于,所述复合极片包括复合正极和复合负极。
4.如权利要求3所述的高相容性全固态电池,其特征在于,所述复合正极包括正极集流体及具有一定浓度梯度的正极活性物质、固态电解质、导电锂盐的混合物。
5.如权利要求3所述的高相容性全固态电池,其特征在于,所述复合负极包括负极集流体及具有一定浓度梯度的负极活性物质、固态电解质、导电锂盐的混合物。
6.如权利要求3-5任一项所述的高相容性全固态电池,其特征在于,所述复合正极或复合负极的具体操作步骤如下:
1)制备两种或多种以上配比的活性物质和固态电解质的混合物ⅰ、ⅱ、ⅲ……n烘干备用;
2)将一定比例的粘结剂加入溶剂中进行打胶备用;
3)将一定比例的导电剂及快离子导体分别加入步骤2)中的粘结剂中,均匀搅拌备用;
4)分别将步骤1)准备好的不同比例的活性物质与固态电解质的混合物混加入步骤3)的粘结剂中,并以一定速率匀速搅拌制成浆料ⅰ、ⅱ、ⅲ……n;
5)将步骤4)的浆料由浓度高的活性物质到只含有固态电解质的顺序分别涂覆在集流体上;
6)将步骤5)涂覆有浓度梯度的复合极片经过有一定尺寸凹凸槽的辊压机进行辊压;
7)将步骤6)辊压后的复合极片涂覆一定厚度的低温熔融聚合物固态电解质;
8)将步骤7)涂覆有聚合物复合极片在一定温度下进行烘烤制得复合极片;
9)将步骤8)制备好的复合极片,以负极-正极-负极的堆垛方式进行堆垛,并通过热压方式进行热压,热压温度为80~300℃;
当制备复合正极时,所述活性物质为正极活性物质,所述集流体为正极集流体;当制备复合负极时,所述活性物质为负极活性物质,所述集流体为负极集流体。
7.如权利要求6所述的高相容性全固态电池,其特征在于所述步骤1)的具体配比可根据实际情况选择表1中的任意配比。
表1
8.如权利要求3-6任一项所述的高相容性全固态电池,其特征在于所述步骤1)中的正极活性物质包括以层状嵌锂化合物limo2其中m=co、ni、mn、尖晶石型嵌锂化合物limn2o4、lini1.5mn0.5o2、橄榄石型嵌锂化合物limpo4其中m=fe、co、ni、mn、富锂材料xli2mno3·(1-x)limo2其中m=co,fe,ni1/2mn1/2中的一种为基体,且包覆快离子导体如llzo、llzto、llto、latp、linbo3、li3n中的一种,包覆质量百分比0~5wt%;所述负极活性物质包括:碳基材料,如人造石墨、天然石墨、硬碳、中间相碳微球(mcmb);合金类材料,如硅基或锡类材料;钛系材料,如钛酸锂;金属锂等中的一种为基体,且包覆物快离子导体如llzo、llzto、llzao、linbo3、li3n中的一种,包覆质量百分比0~5wt%。
9.如权利要求3-6所述的高相容性全固态电池,其特征在于所述步骤1)的固态电解质包括无机固态电解质如nasicon型固态电解质li1+xalxti2-x(po4)3其中0≤x<1(latp),garnet型的li7-xla3zr2-xmxo12其中m=nb、al、ta,0≤x<1(llzo),thio-lisicon型的li10gep2s12以及硫化物如li2s-p2s5和li2s-sis2。
10.如权利要求6所述的高相容性全固态电池,其特征在于所述步骤3)的快离子导体包括lipf6、litfsi、li2zrs3中的一种或几种。
11.如权利要求6任一项所述的高相容性全固态电池,其特征在于所述步骤2)的粘结剂包括peo、聚四氟乙烯(ptfe)、聚乙烯醇(pva)、paa、羧甲基纤维素钠(cmc)、pvdf及其pvdf-hfp或丁苯橡胶(sbr)、氟化橡胶、海藻酸钠中的一种或几种。
12.如权利要求6所述的高相容性全固态电池,其特征在于所述步骤3)的导电剂包括superp、乙炔黑、科琴黑、swcnt、mwcnt、vgcf、石墨烯中的一种或几种。
13.如权利要求6所述的高相容性全固态电池,其特征在于所述步骤5)只涂有固态电解质的厚度为1~30μm。
14.如权利要求6所述的高相容性全固态电池,其特征在于所述步骤6)的凹凸槽尺寸小于固态电解质厚度,且凹槽宽度大于凸槽宽度。
15.如权利要求6所述的高相容性全固态电池,其特征在于所述步骤7)的有机聚合物包括peo、pvdf、pvdf-hfp等,涂覆厚度小于凹凸槽尺寸。
16.如权利要求6所述的高相容性全固态电池,其特征在于所述复合极片可以是单面涂覆,也可以是双面涂覆。
17.如权利要求6所述的高相容性全固态电池,其特征在于所述复合电极片中复合正极与复合负极的固态电解质可以是同种物质,也可以为不同种物质。