[发明专利]双极电极、用该电极制造的双极全固体电池及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请基于2014年11月14日向韩国知识产权局提交的韩国专利 申请第10-2014-0158998号优先权并要求其权益，其全部公开内容通过 引用的方式整体并入本文。

技术领域

本发明涉及一种双极电极、使用该双极电极制造的双极全固体电 池及其制造方法。具体而言，通过在双极电极上应用间隔件(spacer)， 可以使作为全固体电池的元件的阳极、阴极和电解质的机械物理特性 得到保证，并且能够设计简单的制造工艺流程。

背景技术

一般来说，全固态电池包含代替有机电解液的固体电解质，因此， 全固态电池作为可以克服安全问题的下一代电池而受到关注。

在现有技术中，传统的双极全固体电池包含涂覆为阴极/阳极的电 极板，其中阴极/阳极分别层叠在集流体的两个表面，其目的是串联层 叠以实现高电压。因此，电池组件如下进行制造，即通过以三个元件 如阴极、阳极和电解质层叠在集流体上的方式制备一片双极电极；串 联层叠几片到几十片双极电极以制备层压体；在高温/高压下压制该层 压体以使各元件高密度化，并使层间接触紧密从而使界面接触电阻最 小化；以及在已压制的全固体电池层压体上执行袋装(pouch)和标签 (tab)焊接工序。

然而，这种传统的双极全固体电池可能具有以下缺点，即物理特 性例如各个混合物密度、延伸率等的差异可能不会降低，因为相同的 压力条件被施加于各个层叠元件(阴极/阳极/电解质)，由于基于材料 规格的柔软表面特性而使得电解质中的延伸改变显著地发生。结果， 可能造成在阴极和阳极之间的内部短路。

作为现有技术描述的内容仅用于帮助理解本发明的背景，且不应 被视为与本领域技术人员已知的现有技术对应。

发明内容

在优选的方面，本发明提供一种双极电极、用该双极电极制造的 双极全固体电池、以及制造该双极全固体电池的方法，以解决现有技 术中的上述问题。

在一方面，提供一种双极电极，其能够通过应用间隔件来容易地 确保或提高全固体电池的阴极、阳极和电解质的机械物理特性并简单 地设计工序。

根据本发明的示例性实施方式，双极电极包含：固体电解质；阳 极浆料和阴极浆料，其各自可以分别设置在固体电解质的第一表面和 第二表面上；间隔件，其设置在阳极浆料和阴极浆料中；以及金属基 板，其设置在阳极浆料和阴极浆料上。本文所用的间隔件可以呈基本 球形形状，例如球状，然而，其形状可以不限于此。

上述间隔件能够以预定间隔的方式图案化地涂覆在固体电解质的 第一表面和第二表面上。

上述间隔件可以由陶瓷或金属材料制成。

上述间隔件可以由选自氧化铝(Al₂O₃)、氧化锆(ZrO₂)、氧化锌 (ZnO₂)和氧化镁(MgO)中的金属氧化物类材料制成。

上述阳极浆料可以包含阳极活性材料粉末、电解质粉末、碳导电 粉末和粘合剂，并且上述阳极活性材料粉末、电解质粉末、碳导电粉 末和粘合剂的重量比可以为约70:30:5:5。

上述阴极浆料可以包含阴极活性材料粉末、电解质粉末、碳导电 粉末和粘合剂，并且阴极活性材料粉末、电解质粉末、碳导电粉末和 粘合剂的重量比可以为约70:30:5:5。

在本发明的另一个方面，提供一种通过层叠上述双极电极并通过 压制设备对层叠的双极电极进行加压并压紧而制造的双极全固体电 池。

根据本发明的示例性实施方式，双极电极的制造方法可以包括以 下步骤：制备包含间隔件的间隔件浆料；将间隔件浆料加至阳极浆料； 将间隔件浆料加至阴极浆料；制备电解质浆料；以及在电解质浆料的 第一侧和第二侧分别层叠各自包含间隔件的阳极浆料和阴极浆料。

上述制造方法还可以包括以下步骤：当在电解质浆料上层叠阳极 浆料和阴极浆料时，通过将电极板干燥并压制来形成双极全固体电池。

还提供一种通过层叠多个本文所记载的双极电极并使用压制设备 对层叠的双极电极进行加压和压紧而制造的双极全固体电池。

本发明的其他方面在下文中公开。

附图说明

基于与附图结合的以下详细说明，本发明的上述和其他的目的、 特征及优点将更加明晰。