[发明专利]一种固态电池及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种固态电池及其制备方法和应用。一种固态电池，包括：固态电解质；负极，所述负极涂敷于所述固态电解质表面，所述负极的组分包括负极活性材料、无机填料、聚合物、导电剂和锂盐；负极集流体，所述负极集流体镀覆于所述负极远离所述固态电解质一侧表面。本发明的固态电池，由于改变了负极的成分，以及负极与固态电解质之间的结合方式，因此可以提升固态电池的性能，特别是循环性能。

技术领域

本发明属于二次电池技术领域，具体涉及一种固态电池及其制备方法和应用。

背景技术

虽然二次电池的比容量越来越高，但是现在最常用的锂离子电池，仍是有机液态锂离子电池，也就是电解液大多是有机液体，具有易燃易爆等风险，固态电解质是有机电解液的一种替代方案，具有很好的安全性能。

现在正研究的固态电池中，负极多采用金属锂(及其合金)或硅系负极，其中金属锂的理论比容量为3860mA h g^-1，硅负极的理论比容量可达4200mA h g^-1(形成Li_4.4Si)，硅负极具有容量优势；并且相对于金属锂，硅负极的价格更便宜、资源丰富，同时也避免了因生成锂枝晶而发生的电池短路等问题。

但硅负极在脱嵌锂等活性离子的过程中会产生较大的体积膨胀(约为400％)，当硅负极应用于固态电池时，会因阻抗增大而降低电池性能。可以通过对硅负极进行改性，以缓解其体积膨胀变化，例如在硅负极中添加具有高弹性的物质，以吸收硅负极产生的体积变化；再例如可以对负极材料进行疏松的导电包覆，一方面可以缓解硅负极的体积变化，另一方面可以提升电池的库伦效率。

但是上述方法主要针对某种负极活性材料的改性，普适性较差，同时仍没有较好的解决固态电池中，硅负极与其他部分接触阻抗大的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种固态电池，由于改变了负极的成分，以及负极与固态电解质之间的结合方式，因此可以提升固态电池的性能，特别是循环性能。

本发明还提出一种上述固态电池的制备方法。

本发明还提出一种上述固态电池在动力电池领域、储能电池领域、3C产品领域的应用。

根据本发明的一个方面，提出了一种固态电池，包括：

固态电解质；

负极，所述负极经涂敷设于所述固态电解质表面，所述负极的制备原料包含负极活性材料、无机填料、聚合物、导电剂和锂盐；

负极集流体，所述负极集流体镀覆于所述负极远离所述固态电解质一侧表面。

根据本发明的一种优选的实施方式，至少具有以下有益效果：

(1)本发明提供的固态电池中，由于负极是涂覆于固态电解质表面的，也就是以浆料形式涂敷于固态电解质表面，直接干燥后成膜的，因此负极和固态电解质之间是一种紧密的接触，这降低了负极和固态电解质之间的接触阻抗，更有利于Li⁺等活性离子在界面处的迁移，提升了电池的性能。

(2)本发明提供的负极中，包含聚合物，聚合物具有弹性，因此可吸收负极活性材料充放电过程中引起的体积变化，也就是在负极活性材料周围形成容纳其体积变化的空间，避免了因负极材料体积变化带来的固态电解质破裂，进而提升了所得固态电池的循环稳定性。

在本发明的一些实施方式中，所述固态电池，为锂离子固态电池、钠离子固态电池和钾离子固态电池中的至少一种。

在本发明的一些实施方式中，所述固态电解质选自陶瓷固态电解质。