防短路正极片及含其的防短路固态电池的制作方法

本发明涉及含固态电解质的电池，具体而言，涉及一种防短路正极片及含其的防短路固态电池。

背景技术：

1、全固态电池是使用固态电解质的电池，由于全固态电池使用固态电解质而非液态有机电解液，从而极大地提高了电池的安全性能。然而，由于全固态电池中缺乏电解液，导致接触较差。为了让电池容量正常发挥，在制备过程中通常需要采用较高的组装及测试压力，组装压力大于300mpa，测试压力大于20mpa。采用传统负极大正极小的极片，在加压组装测试时由于正负极极片大小不一，受力不均，容易导致电解质膜上产生裂纹，导致电池短路，组装成功率低，造成材料浪费。

2、采用尺寸相同的正极负极电解质膜组装电池时不仅组装方便，在施加压力时也不容易由于受力不均导致电解质膜破裂，兼顾到overhang，还需要保证片有效活性区域应小于负极有效活性区。为了进一步保证固态软包在高压组装下的成功率，还需要保证整个正极负极电解质膜表面的平整度以及加压之后各部件之间的形变尽量一致。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种防短路正极片及含其的防短路固态电池，以解决现有正极片和负极片组装形成电池时存在组装成功率低，且电解质膜表面平整度差易破裂，导致电池短路的问题。

2、为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种防短路正极片，防短路正极片包括集流体，集流体分为活性区和非活性区，非活性区围绕在活性区的周围，且形成活性区的材料包括：正极材料、第一固态电解质、导电剂及第一粘结剂，形成非活性区的材料包括非活性正极材料、第二固态电解质和第二粘结剂，第一粘结剂和第二粘结剂不互溶。

3、进一步地，非活性正极材料为包覆有绝缘层的正极材料和/或失效的正极材料。

4、进一步地，正极材料、第一固态电解质、导电剂及第一粘结剂的重量比为(70～90):(10～30):(0～3):(1～3)；非活性正极材料、第二固态电解质及第二粘结剂的重量比为(70～90):(10～30):(1～3)。

5、进一步地，第一固态电解质和第二固态电解质分别独立地选自硫化物电解质，优选为lgps、lps、li6ps5x、lisipsx和li11-am2-ap1+as12中的一种或多种，其中，x选自f、cl、br、i中的至少一种，m选自ge、si、sn中的至少一种，且0.01≤a≤1。

6、进一步地，第一粘结剂和第二粘结剂选自以下体系中的pvdf-hfp-二异丁基酮、氟胶-异丁酸异丁酯/丁酸丁酯和sbs/sebs-苯甲醚中的任意两种；正极材料选自钴酸锂、镍酸锂、锂锰氧化物、锰酸锂、镍锰酸锂、富锂锰基、磷酸锰铁锂、镍钴铝酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂和磷酸钒锂中的一种或多种。

7、进一步地，防短路正极片还包括包覆层，其中包覆层设置在正极材料的表面，其中，形成包覆层的材料选自氧化铝、二氧化钛、氧化钨、铌酸锂、偏铝酸锂和磷酸铝锂中的一种或多种。

8、进一步地，包覆层的厚度为1～8nm。

9、进一步地，形成非活性正极材料表面包覆的绝缘层的材料为氧化铝、二氧化钛、氧化镍、氧化锆和氧化钨中的一种或多种；优选地，绝缘层的厚度为1～6μm。

10、进一步地，集流体为矩形，活性区为矩形，非活性区的宽度为2～4mm。

11、本申请的第二方面还提供了一种防短路固态电池，包括层叠设置的正极片和负极片，正极片为上述防短路正极片。

12、应用本发明的技术方案，本申请提供的上述防短路正极片在活性正极材料区外侧涂布非活性材料，这使得正极片和负极片电解质层尺寸一致时，仍然能保持负极overhang，电池不容易短路，且在进行加压组装测试时，正极片和负极片的受力均匀，极大地提高了电池组装成功率。

技术特征：

1.一种防短路正极片，其特征在于，所述防短路正极片包括集流体，所述集流体分为活性区和非活性区，所述非活性区围绕在所述活性区的周围，且形成所述活性区的材料包括：正极材料、第一固态电解质、导电剂及第一粘结剂，形成所述非活性区的材料包括非活性正极材料、第二固态电解质和第二粘结剂，所述第一粘结剂和所述第二粘结剂不互溶。

2.根据权利要求1所述的防短路正极片，其特征在于，所述非活性正极材料为包覆有绝缘层的所述正极材料和/或失效的所述正极材料。

3.根据权利要求1或2所述的防短路正极片，其特征在于，所述正极材料、所述第一固态电解质、所述导电剂及所述第一粘结剂的重量比为(70～90):(10～30):(0～3):(1～3)；

4.根据权利要求1或2所述的防短路正极片，其特征在于，所述第一固态电解质和所述第二固态电解质分别独立地选自硫化物电解质，优选为lgps、lps、li6ps5x、lisipsx和li11-am2-ap1+as12中的一种或多种，其中，x选自f、cl、br、i中的至少一种，m选自ge、si、sn中的至少一种，且0.01≤a≤1。

5.根据权利要求1或2所述的防短路正极片，其特征在于，所述第一粘结剂和所述第二粘结剂选自以下体系中的pvdf-hfp-二异丁基酮、氟胶-异丁酸异丁酯/丁酸丁酯和sbs/sebs-苯甲醚中的任意两种；

6.根据权利要求1或5所述的防短路正极片，其特征在于，所述防短路正极片还包括包覆层，其中所述包覆层设置在所述正极材料的表面，其中，形成所述包覆层的材料选自氧化铝、二氧化钛、氧化钨、铌酸锂、偏铝酸锂和磷酸铝锂中的一种或多种。

7.根据权利要求6所述的防短路正极片，其特征在于，所述包覆层的厚度为1～8nm。

8.根据权利要求5所述的防短路正极片，其特征在于，形成所述非活性正极材料表面包覆的绝缘层的材料为氧化铝、二氧化钛、氧化镍、氧化锆和氧化钨中的一种或多种；

9.根据权利要求1所述的防短路正极片，其特征在于，所述集流体为矩形，所述活性区为矩形，所述非活性区的宽度为2～4mm。

10.一种防短路固态电池，包括层叠设置的正极片和负极片，其特征在于，所述正极片为权利要求1至9中任一项所述的防短路正极片。

技术总结
本发明提供了一种防短路正极片及含其的防短路固态电池。防短路正极片包括集流体，集流体分为活性区和非活性区，非活性区围绕在活性区的周围，且形成活性区的材料包括：正极材料、第一固态电解质、导电剂及第一粘结剂，形成非活性区的材料包括非活性正极材料、第二固态电解质和第二粘结剂，第一粘结剂和第二粘结剂不互溶。本申请提供的上述防短路正极片在活性正极材料区外侧涂布非活性材料，这使得正极片和负极片电解质层尺寸一致时，仍然能保持负极overhang，电池不容易短路，且在进行加压组装测试时，正极片和负极片的受力均匀，极大地提高了电池组装成功率。

技术研发人员：张丽丽,潘瑞军,李洋,朱冠楠,王义飞
受保护的技术使用者：上海轩邑新能源发展有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16