[发明专利]一种添加聚合物的复合正极制备方法及其在固态电池中的应用

说明书

本发明公开了本发明一种添加聚合物的复合正极制备方法及其在固态电池中的应用，其特征在于：所述复合正极包括复合正极极片和固态电解质材料，所述复合正极极片包括正极活性材料、添加剂、导电剂以及粘结剂构成，所述固态电解质材料为含有长链段的高分子聚合物，以及与高分子聚合物发生配为反应的锂盐，以及快离子导体构成。还公开了一种应用于固态锂电池添加聚合物的复合正极的制备方法，其特征在于：包括正极极片的制备步骤以及固态电解质膜的制备步骤。本发明的优点是：利用几种聚合物分子链之间的作用来破坏聚氧化乙烯分子链排列的规整性，降低其玻璃化的转变温度，抑制其结晶的形成，提高离子电导。

技术领域

本发明涉及锂离子电池及其制造领域，尤其涉及了一种应用于固态锂电池添加聚合物的复合正极，还涉及一种基于全固态聚合物电解质中复合正极的制备方法。

背景技术

随着时代的快速发展，从工业化进行到信息物联网时代，传统的矿物质资源满足不了新时代对能源的需求。电池作为一种优良的储能装置，自从1992索尼首款商用锂离子电池面世以来，锂离子电池取得了非常快速的发展，全世界公认为现阶段一种最好的储能器件。目前市面上通用的电池绝大部分为过渡金属氧化物或磷酸盐类正极，石墨或硅碳负极，隔膜加液态电解液这一体系。这种体系的电池具有一定的安全隐患。固态电池是能够有效解决这种安全问题的一种科学可行的方法。固态电池主要结构为正极极片，固态电解质，负极极片。其中固态电解质包含无机固态电解质如1、钙钛矿结构的氧化物如(Li，La)TiO₃；2、NASICON结构的LiM₂(PO4)₃(M(一般四价态的)＝Ti，Zr，Ge)；3、石榴石结构包含过渡金属的氧化物Li₅La₃M₂O₁₂(M过渡金属)；4、玻璃、玻璃陶瓷比如锂的氮化物，硫化物，硼酸盐，磷酸盐等。(1)固体聚合物电解质为聚合物与盐的混合物，这种电池在常温下的离子电导率低，适于高温使用；(2)凝胶聚合物电解质即在固体聚合物电解质中加入增塑剂等添加剂，从而提高离子电导率，使电池可在常温下使用。本文主要基于聚合物与盐的混合物这一固态电解质，负极基于锂片，制备出一种或几种不同满足该种电池(降低电池内阻，得到接触性能优良)的复合正极极片。

因此，需要寻求一种新的技术来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的是：针对上述不足，提供一种添加聚合物的复合正极制备方法及其在固态电池中的应用。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种添加聚合物的复合正极制备方法及其在固态电池中的应用，所述复合正极包括复合正极极片和固态电解质材料，所述复合正极极片包括正极活性材料、添加剂、导电剂以及粘结剂构成，所述固态电解质材料为含有长链段的高分子聚合物，以及与高分子聚合物发生配为反应的锂盐，以及快离子导体构成。

所述正极活性材料优选为镍钴锰三元层状材料，即LiNi_0.5Co_0.2Mn_0.3O₂。

所述导电剂优选为Super P。

所述粘结剂优选为聚偏氟乙烯。

所述添加剂由热塑形聚氨酯与聚氧化乙烯按照20％-50％的比例混匀于N-甲基吡咯烷酮溶液中制得。

所述添加剂由聚甲基丙烯酸甲酯与聚氧化乙烯按照20％-50％的比例混匀于N-甲基吡咯烷酮溶液中制得。

所述添加剂由聚氧化乙烯与聚2乙烯吡啶按照20％-50％的比例混匀于N-甲基吡咯烷酮溶液中制得。

所述添加剂由离子液体二(三氟甲基磺酰)1-乙基-3甲基咪咪唑与聚氧化乙烯10％-40％的比例混匀于N-甲基吡咯烷酮溶液中制得。