[实用新型]一种集成式全固态锂离子电池

说明书

一种集成式全固态锂离子电池，包括沿放电方向依次设置的铝箔、熔渗正极材料层、无机固态电解质层、熔渗负极材料层和铜箔；所述无机固态电解质层位于熔渗正极材料层与熔渗负极材料层之间，无机固态电解质层与熔渗正极材料层和熔渗负极材料层形成集成式的熔渗结构。本实用新型有效解决了全固态电池生产过程中工艺复杂，成本较高，界面接触性差等问题。

技术领域

本实用新型属于锂电池技术领域，具体涉及一种集成式全固态锂离子电池。

背景技术

锂离子电池因其高能量密度而被广泛认为是最有前途的下一代可充电储能装置。然而，使用液态有机电解质的传统锂离子电池存在极大安全隐患，在大规模使用时此问题显得更为严重。固态电池拥有更高的能量密度和绝对的安全性能，因此，电池固态化是同时解决电池安全性不足和能量密度低的根本途径。然而，在开发用于大规模储能和电动汽车应用的具有高能量密度和稳定循环寿命的低成本和工业上可扩展的固态电池方面，仍然存在较多挑战。例如，它们的低电导率、差的机械稳定性和与电极的高界面阻抗限制了全固态锂离子电池的实际应用。

目前，应用无机固态电解质的全固态锂离子电池拥有最好的安全性。然而，目前的无机固态电解质的制造技术不完善、成本较高等问题都导致了此项技术只处于小规模应用阶段。传统的无机固态锂离子电池的制造方法包括单独的烧结陶瓷固态电解质片和电极的制造，然后将电解质材料夹在电极之间再次烧结得到，这种方法最大缺陷是不能迅速卷绕得到电极片，生产成本偏高，并且不利于大规模生产。

针对无机固态电解质与电解接触差以及制造成本高的问题，常见的方法包括将无机颗粒和高分子聚合物混合，形成有机-无机复合的电解质，以优化界面接触性，但是由于聚合物电解质中复杂的离子传输机理尚未完成清楚，因此其实际离子电导率往往并不高。也有一些工作提出了将硫化物固态电解质渗透到常规电极中。但是，硫化物固态电解质对环境的要求严苛，重复循环的渗透和缓慢干燥的过程都限制了这项技术的应用。

综上所述，目前的无机固态电解质的应用仍然存在界面阻抗高，生产成本高等问题，因此，对全固态锂离子电池的制备工艺改进问题亟需解决。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种集成式全固态锂离子电池，于利用具有低熔点的固态电解质，其在适度升高的温度下渗透到致密的电极中，然后在冷却期间固化，整体固态电池的结构为集成式，降低了制备难度。并且，通过无机固态电解质在电极材料上的熔融渗透组成集成式全固态电池，此方法生产的固态电池中不含有任何溶剂，为全固态电池，即完成避免了有机液体高温燃烧带来的安全隐患，另外由于采用熔融渗透的技术路线，使得电极和电解质材料成为一体，克服了常规固态电池界面接触性差的问题，同时由于避免了传统的堆叠制造工艺，极大地提高了固态电池的体积能量密度。有效解决了全固态电池生产过程中工艺复杂，成本较高，界面接触性差等问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种集成式全固态锂离子电池，包括沿放电方向依次设置的铝箔1、熔渗正极材料层2、无机固态电解质层3、熔渗负极材料层4和铜箔5；

所述无机固态电解质层3位于熔渗正极材料层2与熔渗负极材料层4之间，无机固态电解质层3与熔渗正极材料层2和熔渗负极材料层4形成集成式的熔渗结构。

所述熔渗正极材料层2和熔渗负极材料层4的表面为光滑结构。

所述无机固态电解质层3与熔渗正极材料层2和熔渗负极材料层4为一体结构。

一种集成式全固态锂离子电池的制备方法，包括以下步骤：

(1)将无机固态电解质粉末干法浇铸在传统正极表面上，将其加热至熔融状态，并通过熔渗工艺扩散至致密、热稳定的电极中，形成熔渗正极材料层2；

(2)将步骤(1)制备的熔渗正极材料层2冷却并固化后，得到集成式的熔渗正极结构；