[发明专利]一种固态电池正极片及其制备方法与固态电池

说明书

本发明涉及一种固态电池正极片及其制备方法与固态电池。所述固态电池正极片的制备方法包括如下步骤：混合磷酸、碳源和正极材料，分散处理后干燥，得到正极活性物质；混合导电剂、粘结剂、电解质、锂盐和所得正极活性物质，压制成片状正极材料；将所得片状正极材料浸泡于熔融锂源后，干燥，得到所述固态电池正极片。本发明通过在正极材料中引入离子导体和超导电材料，使其在正极材料表面建立三维结构；通过将正极片浸入熔融态电解质中，使电解质在正极颗粒的孔隙中填充，同时与聚合物电解质有效结合，使得正极内的点对点接触变为大面积接触，为电子或离子的快速传输提供了连续通道，同时，提高了电池机械强度。

技术领域

本发明属于锂离子固态电池技术领域，涉及一种固态电池正极片的制备方法，尤其涉及一种固态电池正极片及其制备方法与固态电池。

背景技术

电池作为电动汽车的核心，其科技突破将对电池行业甚至汽车行业的发展产生至关重要的影响。目前当前市场主要是三元锂电池和磷酸铁锂电池。三元锂电池因其较高的能量密度受到大多车企的热捧，但其能量密度目前已达到300Wh/kg，如要再在能量密度上突破，短时间内将不可能实现。即便实现了，其安全性也无法得到保障，因此，在此背景下，国内外企业和研究机构越来越多的将重心放在了全固态锂电池上，也有不少车企都发布了使用固态电池作为能源的电动汽车的开发计划。

固态电池是相对于液态锂电池而言的，是指结构中不含液体，所有材料都以固态形式存在的储能器件，它由正极材料、负极材料和电解质组成。相比于液态锂离子电池，全固态锂离子电池不仅能量密度可以更高，安全性方面也有更明显的优势。

目前研究比较多的固态电解质主要有聚合物电解质和无机固态电解质。聚合物电解质的优点是安全性高、力学柔性等，缺点是室温锂离子电导率偏低、离子迁移数较低、正极材料内的点对点接触导致的与电解质的接触不良等，限制了其在高性能全固态锂离子电池领域的应用。对于传统使用有机电解液的锂离子电池，由于正极材料的高孔隙率和有机电解液的流动性，正极材料中锂离子的快速传导可以通过电解液的浸润得以实现，一般只需添加导电炭黑作为电子导电添加剂即可。固态电池正极则是通过添加固体电解质实现锂离子传导，但是过高的固体电解质含量会影响正极中电子的传递，导电炭黑过多也会影响离子的传递。

CN 111952597A公开了一种复合正极片的制备方法，包括步骤：将聚合物和第一锂盐溶解于第一溶剂中，形成混合浆料；获取正极片，将所述混合浆料沉积于所述正极片远离集流体的一侧表面，干燥形成保护层，得到复合正极片。

CN 112563493A公开了一种固态电解质锂离子电池的正极片，包括：集流体、正极活性材料层、聚合物涂层；所述正极活性材料层形成在所述集流体表面；所述聚合物涂层形成在所述正极活性材料层表面；所述聚合物为电化学窗口不低于4.5V的聚合物在正极片表面涂覆有一层电化学窗口较高的聚合物层，使得在正极片与固态电解质之间具备了缓冲区域，避免固态电解质与正极材料直接接触导致的高电压下固态电解质的分解，使得PEO类聚合物固态电解质电池，可以在4.0V以上高电压下正常运作，提高电池能量密度。

以上技术方案对固态电池的结构和电解质材料均有改善，从而减小了固态电池界面的阻力，但是固体电解质和正极材料颗粒之间的接触影响电池性能的问题并没有得到解决，固态电池的电学性能由于固体电解质和正极材料不充分接触，仍然不能得到有效的提高。因此，如何增大固体电解质和正极材料颗粒之间的接触，是固态电池急需解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种固态电池正极片及其制备方法与固态电池，通过将正极片浸入熔融态电解质中，使电解质在正极颗粒的孔隙中填充，同时与聚合物电解质有效结合，这种结构使正极内的点对点接触变为大面积接触，为电子或离子的快速传输提供了连续通道，提高了机械强度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种固态电池正极片的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：