[发明专利]全固态锂离子电池及其制备方法和用电设备

说明书

本发明属于二次电池技术领域，涉及一种全固态锂离子电池及其制备方法和用电设备。本发明的全固态锂离子电池，包括正极和负极；其中，正极中的正极活性材料包括含锰化合物；负极中的负极活性材料包括含锰化合物。本发明的全固态锂离子电池，正极和负极中的活性材料都使用含锰的化合物，使得其在常温或较低温度下进行退火就具有较高的结晶度来保证其优良的电化学性能，或者无需退火结晶仍能保持优良的电化学性能，具有无需高温处理过程、可简化制备过程、降低制备成本等特点。并且可以在各种基底上制备，不受基底材料的限制；还可以与半导体工艺匹配并实现固态电池在微电路上的集成。

技术领域

本发明属于二次电池技术领域，具体而言，涉及一种全固态锂离子电池及其制备方法和用电设备。

背景技术

锂离子电池由于其高工作电压、高能量密度、长循环寿命、无记忆效应等众多优点，在消费电子、医疗电子、电动工具、电动汽车、轨道交通、航空航天等领域具有广泛的应用。然而，当前商用的锂离子电池由于使用液态有机电解液，存在着易燃易爆易挥发的特点，近年来安全事故频发。因而，全固态锂电池越来越受到业内的关注，使用固态电解质替代液态有机电解液，并制备全固态薄膜电池可以有效解决锂离子电池的安全性问题。当前体型的固态电池由于电极/电解质界面问题以及技术不够成熟，目前难以实现商业化使用。而将固态电池薄膜化，并制备全固态薄膜锂电池可以实现较完美的电极/电解质界面，是目前已经实现商业化应用的固态电池形式。

目前，全固态薄膜锂离子电池中最常用的正极材料是含锂的正极材料(如LiCoO₂材料)，最常用的负极材料是金属锂或者锂合金负极。对正极材料而言，含锂的正极材料通常只有在高温退火后(如LiCoO₂需500℃以上的高温退火)才能得到较高的高结晶度以保证其优良的电化学性能。然而，高温退火过程容易造成正极活性材料薄膜开裂、脱落，导致薄膜电池形成微短路；此外，高温过程与半导体工艺不匹配，难以实固态薄膜电池在微电路上的集成；高温退火过程也使得全固态薄膜锂电池难以在一些不耐高温、低成本、高柔性的基底(如聚酰亚胺、铝箔等)上制备。而对负极材料而言，由于锂的熔点较低(约180℃)、锂容易吸水或者吸氧而失效，因而使用金属锂负极时难以在集成电路中集成(集成时焊接温度通常高于180℃)、生产环境苛刻(需要在手套箱中或者高级别的超净间内)、高温场所难以应用(通常只能在低于180℃下应用)。此外，由于正极和负极的制备使用的是不同的工艺及设备，其生产工艺和制备流程相对更为繁琐。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种全固态锂离子电池，正负极中都不含锂，可以在各种基底上制备，正负极稳定性好，易于制备，能够克服上述问题或者至少部分地解决上述技术问题。

本发明的第二目的在于提供一种全固态锂离子电池的制备方法，该方法简单易行，正负极中都不含锂，可以在各种基底上制备，并可采用相同的仪器设备、相同或接近的工艺制备正负极，简化了制备流程，降低了制备成本。

本发明的第三目的在于提供一种用电设备，该用电设备包括上述全固态锂离子电池。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

根据本发明的一个方面，本发明提供一种全固态锂离子电池，包括正极和负极；

所述正极中的正极活性材料包括含锰化合物；

所述负极中的负极活性材料包括含锰化合物。

优选地，所述含锰化合物包括锰氧化物；

优选地，所述锰氧化物包括二氧化锰、四氧化三锰或三氧化二锰中的一种或多种的组合。

优选地，所述正极包括正极集流层和形成于所述正极集流层表面的正极材料层，所述正极材料层包括正极活性材料，所述正极活性材料包括含锰化合物；