[发明专利]一种陶瓷基全固态电池及其制备方法

说明书

本发明公开了一种陶瓷基全固态电池及其制备方法，属于全固态电池技术领域，该固态电池包括正极、陶瓷固态电解质、负极，所述正极和陶瓷固态电解质之间设有无机物粘结层，所述负极和陶瓷固态电解质之间设有无机物粘结层，无机物粘结层将正极、陶瓷固态电解质、负极粘合形成稳定的整体。本发明利用微薄无机物粘结层具有离子通透能力的性质，采用无机粘结剂粘合固态电解质片与正负极，使得固态电解质/电极间的间隙被填充，从而提供更多的离子通路，大大减小界面阻抗，由于粘合层厚度极小，阻抗值小，使得电池在室温下也能正常工作；本发明通过配制无机粘结剂溶液进行涂敷，使得粘结剂成膜厚度可控，操作简便，有利于提高生产效率。

技术领域

本发明属于全固态电池技术领域，具体涉及一种陶瓷基全固态电池及其制备方法。

背景技术

目前，全球范围内出现了传统化石能源日益匮乏的能源危机、严重的环境污染以及全球温室效应等生态问题。因此，当务之急是加速发展清洁能源，建立高效、清洁、经济、安全的能源体系，降低传统汽车和工业对化石能源的依赖，实现新能源的可持续发展。

锂离子电池通常具有很高的能量密度，但是锂枝晶的产生严重影响到电池的性能及使用的安全，为了有效抑制锂枝晶，避免电池的燃烧漏液的风险，目前发展比较迅速的为聚合物基的固态电解质，但是它们的运行需要在60℃以上的高温下进行，对于实际应用还难以实现，同时高温下的聚合物电解质的剪切模量很低，不足以阻挡锂枝晶的穿透，因此不适合高能电池的应用。

研究表明，采用无机陶瓷作为电解质代替传统的液态电解液制成全固态电池是相当有必要的，而在陶瓷基全固态锂电池中，电极与电解质片之间难以紧密接合，因此会产生一个巨大的界面阻抗，严重阻碍了电池性能的发挥，同时由于锂金属具有较强的活泼性，会在与电解质接触时发生不良反应，造成电池的循环性能下降。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种低界面阻抗，能够在室温下稳定运行，有效抑制锂枝晶的陶瓷基全固态电池及其制备方法。

为了实现上述技术目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供的这种陶瓷基全固态电池，包括正极、陶瓷固态电解质、负极，所述正极和陶瓷固态电解质之间设有无机物粘结层，所述负极和陶瓷固态电解质之间设有无机物粘结层，无机物粘结层将所述正极、陶瓷固态电解质、负极粘合形成稳定的整体。

优选的，所述无机物粘结层为硅酸盐类、磷酸盐类中的一种或多种混合物。

进一步，所述无机物粘结层为硅酸锂、偏硅酸锂、磷酸铝、磷酸二氢铝中的一种或多种混合物。

优选的，所述无机物粘结层的厚度为1～10μm。

作为一个总的发明构思，本发明还提供所述陶瓷基全固态电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)将无机粘结剂溶于去离子水或有机溶剂中，配置预定浓度的无机粘结剂溶液；

(2)正极极片的制备：将正极活性材料、导电剂、第一粘结剂、第一溶剂混合，配制浆料，把浆料涂敷于正极集流体上，经干燥，裁剪，得到正极极片；

(3)负极极片的制备：将负极活性材料、导电剂、第二粘结剂、第二溶剂混合，配制浆料，把浆料涂敷于负极集流体上，经干燥，裁剪，得到负极极片；

(4)利用步骤(1)所得无机粘结剂溶液，将正极极片、陶瓷固态电解质、负极极片粘合在一起，干燥处理，得到所述陶瓷基全固态电池。

优选的，步骤(1)中，所述有机溶剂为二甲基甲酰胺、乙醇、乙腈、四氢呋喃、乙二醇二甲醚和N-甲基吡咯烷酮中的一种或多种混合物。

优选的，步骤(1)中，所述无机粘结剂溶液的浓度为1～50wt％。