[发明专利]一种低内阻全固态电池及制备方法

说明书

本发明提供了一种低内阻全固态电池及制备方法，包括正电极层和复合负电极层，正电极层和复合负电极层之间设有固态电解质层，固态电解质层与正电极层固化一体制备，所述复合负电极层包括负电极层和缓冲层，缓冲层由硬碳和导电聚合物组成，缓冲层与负电极层一体化制备。本发明采用硬碳和导电聚合物作为缓冲层，抑制了负电极充放电过程中的极片膨胀问题，使其负电极与固态电解质界面接触良好，提高了固态电解质和负电极之间的界面稳定性，降低界面内阻。

技术领域

本发明涉及电池领域，具体涉及一种低内阻全固态电池及制备方法。

背景技术

传统锂离子电池采用液态有机电解液作为电解质，在大容量存储电量时存在较大的安全隐患，因此开发全固态锂电池，是从根本上解决锂离子电池安全问题的首选。一般全固态锂电池由正负极电极和在正负极电极之间的固态电解质组成。固态电解质作为固态电池核心的组成部分，其中硫化物固态电解质室温离子电导率高，但是制备过程对环境要求严格；氧化物固态电解质机械性能好、离子电导率高，但加工性能差，难以实现大容量固态电池量产；聚合物固态电解质加工性能好，但是室温离子电导率低。

目前固态电解质普遍存在电导率不高、与电极材料之间的界面内阻大等问题。全固态锂电池电解质与电极存在固固界面问题，包括界面阻抗大、界面稳定性差、界面应力变化等问题。目前针对这些问题的研究思路主要包括对固态电解质进行掺杂改性提高离子电导率、对电极材料进行表面修饰处理，将电极材料纳米化、开发新型或优化现有电极材料减小体积效应等。

发明内容

本发明提出了一种低内阻全固态电池及制备方法，解决了全固态电池内阻大的问题。本发明将正电极层与固态电解质层一体化制备，减少界面数量，从而降低界面阻抗对固态电池的影响。负电极层表面涂覆一层多孔硬碳和导电聚合物作为缓冲层来缓冲负电极在充放电过程中的体积效应，提高固态电解质层和负电极层之间的界面稳定性，同时该缓冲层具有较大的储锂能力和电子电导率，同时用锂盐溶液浸泡表面涂覆缓冲层的负电极来提高离子电导率，进一步提高了电池的倍率性和循环性能。

实现本发明的技术方案是：

一种低内阻全固态电池，包括正电极层和复合负电极层，正电极层和复合负电极层之间设有固态电解质层，固态电解质层与正电极层固化一体制备，所述复合负电极层包括负电极层和缓冲层，缓冲层由硬碳和导电聚合物组成，缓冲层与负电极层一体化制备。

所述复合负电极层在锂盐溶液中浸泡后烘干。

所述固态电解质层采用聚合物固态电解质，所述聚合物固态电解质包含聚合物基体和锂盐，聚合物基体为聚环氧乙烷、聚硅氧烷、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚偏氟乙烯、聚碳酸乙烯酯、聚碳酸丙烯酯或聚甲基丙烯酸甲酯的一种或几种混合。

所述锂盐包括LiPF₆、LiTFSI、LiClO₄、LiBO₄、LiAsF₆、LiCF₃SO₃或LiBC₄O₈的一种或者几种混合。

所述硬碳颗粒D₅₀为7~12µm，比表面积在600-1200m²/g之间，大孔体积占到孔容积的60-80%；导电聚合物包括聚乙烯二氧噻吩、聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯或聚苯胺的一种或几种混合。

所述的低内阻全固态电池的制备方法，步骤如下：

（1）将正极活性物质、导电剂、粘结剂加入溶剂中，采用湿法匀浆工艺，正极活性物质材料分两批加入，真空高速搅拌，得到浆料，浆料固含量65-75%，浆料粘度在6000~12000mPa.s，采用涂布机以间歇涂布方式将正极浆料涂布在铝箔上，得到正极片；