[发明专利]一种新型复合正极及全固态锂电池的制作方法

说明书

本发明公开了一种新型复合正极及其制备方法，并应用于全固态电池制造，属于全固态锂电池制造领域。本发明中所述的新型复合正极由集流体、正极层和电解质层组成，其制作工艺与现有锂离子电池正极极片的制造工艺相容性好，促进了正极材料层与电解质材料层间的紧密结合，降低全固态电池的界面阻抗。所制备的复合正极及其制作工艺可应用于各类型全固态电池的制造过程，方法简单，便捷。

技术领域

本发明涉及锂离子电池设计制造领域，尤其涉及一种高容量全固态锂电池的设计及制造方法。

背景技术

当今社会，锂离子电池在日常生活中应用愈加广泛。以有机电解液为电解质的传统锂离子电池在能量密度和安全性方面遭遇瓶颈。在追逐高能量密度的同时，对电池的安全性也提出挑战。为了解决以上使用有机电解液的锂离子电池在能量密度和安全性方面的问题，采用不易燃的无机固体电解质取代有机电解液和有机隔膜以阻断锂离子电池正负极的接触，同时传导锂离子的输运。

对于全固态电池的组装而言，一般通过对电解质材料进行烧结，制备电解质陶瓷，再组装成全固态电池。采用上述方法制备的全固态电池存在如电解质陶瓷的烧结困难、电解质陶瓷的厚度较厚、电解质与正负极间界面阻抗较大等问题，最终造成所制备的全固态电池的性能较差、能量密度较低。同时，采用电解质陶瓷制备全固态电池，其电池的组装工艺与现有的锂离子电池制造工艺不兼容，对全固态电池的制备工艺和条件需要重新设计，增加电池制造成本。基于上述问题，本发明提供了一种新型的全固态电池的复合正极的制备方法，并提出了一种新型全固态电池的设计方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型的全固态电池的复合正极的制备方法，并提出了一种新型全固态电池的设计方案。该复合正极及新型全固态电池的制备可以利用现有的锂离子电池制备的工艺流程和设备，或进行小幅度调整。同时，采用本发明中的新型复合正极的制备方法，可以增强电解质材料与正负极间的接触，降低电解质与正负极间的界面阻抗，提高全固态电池的电化学性能。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种新型高容量全固态锂电池及其复合正极，所述的新型高容量全固态锂电池由外壳、正负极集流体、正负极材料、导电剂、粘结剂和固体电解质材料等组成；所述的复合正极由正极集流体、正极材料、导电剂、粘结剂和LLZO固体电解质材料构成，所述的复合正极采用涂布法进行制备。

本发明还提供了上述方案中复合正极及全固态电池的制备流程，包括以下步骤：

(1)将正极材料、导电剂、粘结剂和固体电解质材料按一定质量比例进行称量(以质量比7：1：1：2为例)，并添加适量N-甲基吡咯烷酮进行充分研磨，制备正极浆料。随后将正极浆料均匀涂敷在铝箔表面，后将其真空干燥，制成正极极片；

(2)将所述(1)中得到的正极极片作为基底，在其上层涂敷电解质浆料，真空烘干后制备复合正极极片，所述的电解质层为固体电解质材料、锂盐和粘结剂等按一定质量比进行称量(以质量比8：1：1为例)，并添加适量有机溶剂进行充分研磨，制备电解质层浆料。

(3)将所述(2)中得到的复合正极极片致密压实，并与所制备好的负极材料在充满氩气气氛的手套箱中进行组装并封装，获得全固态电池。

可选地，步骤(1)中所述的正极材料包括但不限于钴酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰三元正极材料、富锂锰基正极材料等。

可选地，步骤(1)中所述的导电剂包括但不限于乙炔黑、SUPER-P、KS-6、导电石墨和碳纳米管等。

可选地，步骤(1)中所述的粘结剂包括但不限于PVDF、PTFE、PVA等。

可选地，步骤(1)中所述的一定比例，其中正极材料比例为7-9.6份，电解质材料为1-2份，导电剂材料为0.2-1份，粘结剂材料为0.2-1份。