全固体二次电池用硫化物电解质层及全固体二次电池

文档序号:40692725发布日期:2025-01-14 22:02阅读:3来源:国知局

本发明涉及一种全固体二次电池用硫化物固体电解质层及全固体二次电池。


背景技术:

1、近年来,新能源电动车作为我国大力培育和发展的战略产业,保证实现国家的能源安全及低碳排放量。电池作为电动车的核心部件,锂离子电池由于其能量密度高,循环寿命长,自放电率低及无记忆效应等优点,使其成为电动汽车的主流储能设备。然而除了上述优点,锂离子电池也存在着限制其市场大规模推广的缺点,如人们关心的锂离子电池的安全性。因此,全固体二次电池因其包含易燃性低、泄露时的起火危险性低的固体电解质而备受关注。全固体二次电池包含有正极、负极及位于正负极之间的固体电解质隔膜层。全固体二次电池的电极的制备方法:在集流体上涂布包含电池活性物质(正极活性物质、负极活性物质)、粘结剂溶液、导电剂及固体电解质的浆料组合物,使集流体上的浆料组合物干燥形成电极复合活性层(正极复合活性层、负极复合活性层)。全固体二次电池的固体电解质隔膜层的制备方法:在cu箔上涂布包含硫化物固体电解质,粘结剂颗粒及有机溶剂的浆料组合物,干燥后形成超薄隔膜,然后在电极复合活性层上平板热压法转印超薄的硫化物固体电解质层。作为形成全固体二次电池的浆料组合物,使用基于聚偏二氟乙烯结构单元的共聚物粘结剂和用于分散粘结剂的有机溶液。


技术实现思路

1、硫化物固体电解质因其高的离子电导率有望成为全固体二次电池的隔膜材料。全固体二次电池的隔膜通过浆料涂布干燥方法制备。即将硫化物固体电解质和粘结剂溶液搅拌混合,从而制备隔膜层的浆料混合物。将固体电解质浆料组合物涂布于电极复合活性层表面干燥形成全固体二次电池的隔膜。本发明涉及一种可使全固体二次电池发挥优异效率及循环寿命的硫化物固体电解质层。硫化物固体电解质层包括硫化物固体电解质及粘结剂溶液。粘结剂颗粒包含高分子材料。其包含基于聚偏二氟乙烯结构单元的共聚物。选自聚偏二氟乙烯共聚物pvdf、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物pvdf-hfp和聚偏二氟乙烯-三氟氯乙烯pvdf-ctfe的一种或多种。分子量小于50万。溶剂包含选自二异丁基酮,丁酸丁酯,异丁酸异丁酯,苯甲醚,正癸烷和对二甲苯的一种或多种。在浆料组合物中易形成颗粒团聚体,团聚体可为固体电解质浆料中的固体电解质和粘结剂颗粒的复合体。浆料中的团聚体会使涂布过程中的表面颗粒感明显从而导致固体电解质层不均匀。涂布的厚度不均使得固体二次电池的内阻增加、效率及循环寿命不佳。本发明的目的在于提供一种超薄的硫化物固体电解质层,使得全固体二次电池表现出良好效率和循环寿命。



技术特征:

1.一种用于全固体电池的硫化物固体电解质层。

2.根据根据权利要求1所述的硫化物固体电解质层,包括硫化物固体电解质,颗粒粘结剂及有机溶剂。

3.根据根据权利要求2所述的硫化物固体电解质,包括li6ps5cl。

4.根据根据权利要求2所述的颗粒粘结剂,其包括:基于聚偏二氟乙烯结构单元的共聚物粘结剂。

5.根据权利要求4所述基于聚偏二氟乙烯结构单元的共聚物粘结剂,包含选自聚偏二氟乙烯共聚物pvdf、聚偏二氟乙烯-六氟丙烯共聚物pvdf-hfp和聚偏二氟乙烯-三氟氯乙烯pvdf-ctfe的一种或多种。

6.根据权利要求4其中所述的基于聚偏二氟乙烯结构单元的共聚物粘结剂的平均分子量小于50万。

7.根据权利要求2所述的有机溶剂,其中所述的溶剂包含选自二异丁基酮,丁酸丁酯,异丁酸异丁酯,苯甲醚,正癸烷和对二甲苯的一种或多种。

8.粘结剂溶液的制造方法,其包括:将溶剂和粘结剂颗粒混合从而制备粘结剂溶液,和搅拌所述粘结剂溶液从而使粘结剂颗粒溶解;所述粘结剂溶液维持在100℃以上且140℃以下的温度方式搅拌所述粘结剂溶液。

9.根据权利要求8所述的粘结剂溶液的制造方法,其中,采用磁力搅拌将所述粘结剂溶液搅拌。

10.全固体二次电池的制造方法,其包括:将权利要求2或8所述的粘结剂溶液和硫化物固体电解质混合搅拌从而制备浆料组合物;

11.根据权利要求11所述的隔膜转印法,其中,采用平板热压方式将隔膜转印;


技术总结
本发明提供了一种能够形成可使全固体二次电池发挥优异效率及循环寿命的硫化物固体电解质层。该硫化物固体电解质层包含硫化物固体电解质,颗粒形式的粘结剂及有机溶剂。该硫化物固体电解质包含Li6PS5Cl。该粘结剂包含基于聚偏二氟乙烯结构单元的共聚物粘结剂,该有机溶剂用于溶解基于聚偏二氟乙烯结构单元的共聚物粘结剂。

技术研发人员:武建飞,赵庆
受保护的技术使用者:中国科学院青岛生物能源与过程研究所
技术研发日:
技术公布日:2025/1/13
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