一种高电导率的固态电池及其制作方法与流程

文档序号:30816968发布日期:2022-07-20 00:58阅读:96来源:国知局

1.本发明涉及固态电池领域,具体为一种高电导率的固态电池及其制作方法。


背景技术:

2.近年来,锂离子电池受到了广泛的关注,并且已经成功的应用于多领域。但是传统的锂离子电池,由于存在电解液泄漏、爆炸、起火的风险,使得电池的应用受到了一定的限制。固态电池,由于采用了固态电解质,能够有效的改善电池的安全性能,但是却存在界面电阻较大的问题。凝胶聚合物电解质,由聚合物和液态电解液组成,将凝胶聚合物电解质应用于固态电池,能够有效的提高电导率,并且能够有效的改善固态电池中界面的相容性。
3.原位聚合技术,目前主要应用于凝胶聚合物电解质的制备过程中。研究表明,采用原位聚合技术,能够使得电解质与极片间能够形成稳定的界面,有利于改善电池的循环寿命。


技术实现要素:

4.本发明的目的在于提供一种高电导率的固态电池,以解决上述背景技术中提出的问题。
5.为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种高电导率的固态电池,包括:正极极片、负极极片、固态电解质。所述正极极片表面和负极极片表面涂布固态电解质溶液,所述固态电解质由聚合物、锂盐、溶剂、引发剂组成。
6.其中,所述正极极片由70-85 wt.%正极活性材料、5-10 wt.%导电剂、5-10 wt.%粘结剂、5-10 wt.%锂盐组成。
7.其中,所述正极活性材料为磷酸铁锂、三元材料、钴酸锂中的一种。
8.其中,所述固态电解质由20 wt.%-40 wt.%的聚合物单体材料、60 wt.%-80 wt.%的溶剂、聚合物单体总质量的0.5 wt.%-2 wt.%的引发剂、1mol/l锂盐组成。
9.其中,所述聚合物单体材料由聚合物单体1和聚合物单体2组成,体积比为1~4 :1。
10.其中,所述聚合物单体1为聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、4-羟基丁基丙烯酸酯中的一种,所述聚合物单体2为聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、4-羟基丁基丙烯酸酯中的一种,且聚合物单体1和聚合物单体2不同。
11.其中,所述引发剂为aibn。
12.其中,所述溶剂为ec、dec、dmc、emc中的两种或多种,所述锂盐为litfsi、lifsi、lipf6、libf4中的一种或两种。
13.本发明还提供了一种高电导率的固态电池的制作方法,包括以下步骤为:s1、取聚合物单体1和聚合物单体2以不同体积比混合得到聚合物单体材料,在20 wt.%-40 wt.%的聚合物单体材料加入60 wt.%-80 wt.%的溶剂,1mol/l的锂盐、磁力搅拌30min后,待各物质分散均匀后,将聚合物单体总质量的0.5 wt.%-2 wt.%引发剂aibn加入溶液中,磁力搅拌2h后,获得固态电解质前驱体溶液;
s2、取70-85 wt.%正极活性材料、5-10 wt.%导电剂、5-10 wt.%粘结剂、5-10 wt.%锂盐混合均匀后,加入nmp,磁力搅拌12h后,涂覆在集流体上,经辊压、冲片等工艺后,制得正极极片;s3、将s1步骤制得的固态电解质前驱体溶液涂布在s2步骤获得的正极极片表面,烘干后得到复合正极极片;s4、将s1步骤制得的固态电解质前驱体溶液涂布在负极极片表面,烘干后得到负极极片;s5、将s3复合正极极片、s4负极极片与隔膜叠片后,注入s1步骤制得的固态电解质前驱体溶液,封装后在室温下静置10-12h,然后转入60℃条件下聚合24h后,在室温下静置4h后,固态电解质前驱体溶液经过固化成得到固态电解质,电池经过固化成得到固态电池。
14.其中,所述隔膜为纤维素膜、pp膜、pe膜、pet膜中的一种。
15.与现有技术比,本发明达到的有益效果是:1、采用原位聚合技术,制作的固态电池具有良好的界面相容性,且采用双锂盐体系,有利于增加电解质的电导率,使得电池在室温下具有良好的倍率性能;2、将固态电解质前驱体溶液预先涂布在正极极片表面,能够有效的改善极片与电解质间的界面性能。
具体实施方式
16.为了能够更加详尽地了解本发明的特点与技术内容,下面对本发明的实 现进行详细阐述,并非用来限定本发明。
17.一种高电导率的固态电池,包括:正极极片、负极极片、固态电解质。所述正极极片表面和负极极片表面涂布固态电解质溶液,所述固态电解质由聚合物、锂盐、溶剂、引发剂组成。
18.其中,所述正极极片由70-85 wt.%正极活性材料、5-10 wt.%导电剂、5-10 wt.%粘结剂、5-10 wt.%锂盐组成。
19.其中,所述正极活性材料为磷酸铁锂、三元材料、钴酸锂中的一种。
20.其中,所述固态电解质由20 wt.%-40 wt.%的聚合物单体材料、60 wt.%-80 wt.%的溶剂、聚合物单体总质量的0.5 wt.%-2 wt.%的引发剂、1mol/l锂盐组成。
21.其中,所述聚合物单体材料由聚合物单体1和聚合物单体2组成,体积比为1~4 :1。
22.其中,所述聚合物单体1为聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、4-羟基丁基丙烯酸酯中的一种,所述聚合物单体2为聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、4-羟基丁基丙烯酸酯中的一种,且聚合物单体1和聚合物单体2不同。
23.其中,所述引发剂为aibn。
24.其中,所述溶剂为ec、dec、dmc、emc中的两种或多种,所述锂盐为litfsi、lifsi、lipf6、libf4中的一种或两种。
25.实施例1所述固态电池的制作方法包括以下步骤:s1、取聚合物单体聚乙二醇二甲基丙烯酸酯和聚合物单体聚乙二醇二丙烯酸酯以体积比1:1混合得到聚合物单体材料,在20wt.%的聚合物单体材料中加入80wt.%的溶剂ec/
wt.%锂盐lifsi、lipf6(1:1 wt.%)混合均匀后,加入nmp,磁力搅拌12h后,涂覆在集流体上,经辊压、冲片等工艺后,制得正极极片;s3、将s1步骤制得的固态电解质前驱体溶液涂布在s2步骤获得的正极极片表面,烘干后得到复合正极极片;s4、将s1步骤制得的固态电解质前驱体溶液涂布在负极极片表面,烘干后得到负极极片;s5、将s3复合正极极片、s4负极极片与纤维素膜叠片后,注入s1步骤制得的固态电解质前驱体溶液,封装后在室温下静置10-12h,然后转入60℃条件下聚合24h后,在室温下静置4h后,固态电解质前驱体溶液经过固化成得到固态电解质,电池经过固化成得到固态电池。
28.实施例4所述固态电池的制作方法包括以下步骤:s1、取聚合物单体聚乙二醇二丙烯酸酯和聚合物单体4-羟基丁基丙烯酸酯以体积比3:1混合得到聚合物单体材料,在40wt.%的聚合物单体中加入60wt.%的溶剂ec/dec(1:1,v/v)、1mol/l的锂盐lifsi、li bf4(1:1 wt.%),磁力搅拌30min后,待各物质分散均匀后,将引发剂aibn(聚合物单体总质量的1.5 wt.%)加入溶液中,磁力搅拌2h后,获得固态电解质前驱体溶液;s2、取70 wt.%正极活性材料钴酸锂、10 wt.%导电剂、10 wt.%粘结剂、10 wt.%锂盐lifsi、li bf4(1:1 wt.%)混合均匀后,加入nmp,磁力搅拌12h后,涂覆在集流体上,经辊压、冲片等工艺后,制得正极极片;s3、将s1步骤制得的固态电解质前驱体溶液涂布在s2步骤获得的正极极片表面,烘干后得到复合正极极片;s4、将s1步骤制得的固态电解质前驱体溶液涂布在负极极片表面,烘干后得到负极极片;s5、将s3复合正极极片、s4负极极片与pp膜叠片后,注入s1步骤制得的固态电解质前驱体溶液,封装后在室温下静置10-12h,然后转入60℃条件下聚合24h后,在室温下静置4h后,固态电解质前驱体溶液经过固化成得到固态电解质,电池经过固化成得到固态电池。
29.表1为根据实施例1~4制作的固态电池循环性能。名称电解质离子电导率(scm-1
)25℃电池循环100次后容量保持率(%)对比项2.96*10-4
85.0实施例14.15*10-4
91.5实施例23.93*10-4
92.0实施例33.42*10-4
90.2实施例44.01*10-4
90.5
30.对比项为仅采用一种聚合物单体材料制作的固态电解质,并制作的固态电池。
31.结果表明,采用本发明中方法制作的固态电池,具有良好的室温循环容量保持率,且电池均具有良好的倍率性能。
32.尽管已经示出和描述了本发明的实施例,对于本领域的普通技术人员而言,可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换
和变型,本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1