【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于全固態電池，涉及一種全固態電池及其制備方法。
技術介紹
1、全固態鋰電池相比于液態電池具有高能量密度和高安全性特點。但電池首圈充放電過程中伴隨負極sei膜的形成，會消耗部分鋰離子，造成電池首次充放電庫倫效率偏低，進而影響電池放電容量，降低電池能量密度。
2、鋰和硅放置于一起，將自發發生嵌鋰反應，因此利用此原理，可以將鋰用于硅的補鋰。全固態電池補鋰主要分為正極補鋰和負極補鋰，正極補鋰為在正極中加入比容量高且首圈不可逆容量比較大的物質，比如cn116779864a中，在正極中加入硫化物電解質與導電碳，以導電碳促進硫化物電解質分解，產生不可逆容量，取得補鋰效果。但該類方法中硫化物電解質補鋰劑自身比容量＜200mah/g，補鋰效果略差。
3、負極補鋰一般包括硅負極表面噴涂鋰粉、硅負極表面貼合鋰帶；比如專利cn114256499a利用負極噴涂鋰粉直接進行補鋰，屬于負極直接補鋰，但該操作中需要用到穩定型鋰粉，同時溶劑的使用也會造成電解質電導率下降。專利cn114725325a中采用磁控濺射方法，在硅類負極表面噴鋰，方法簡單，但需要惰性氣氛，而且磁控濺射裝置設備昂貴。而對于硅負極表面貼合鋰帶，現有技術中將硅負極表面貼合鋰帶后，在制成極片過程中需要對兩者進行軋制，由于硅與鋰接觸反應產生的鋰硅合金活性強，會導致極片出現粉末化，影響負極補鋰的效果，從而降低電池首效。
4、此外，固態電池極片在充放電過程中，容易造成邊緣粉化，一旦電解質膜邊緣破損，極易造成短路。因此基于可操作性，高效性性和性價比考慮，開
技術實現思路
1、本專利技術的目的是克服現有技術的缺點與不足，提供一種全固態電池及其制備方法。本專利技術首創性地將鋰帶與硅膜負極隔開，并通過聚合物電解質封裝電池邊緣。首先，聚合物電解質具有溫度依賴性，室溫電導率＜10-6s/cm，基本不傳導鋰離子，在60℃以上可以達到10-4s/cm，可以傳導鋰離子，因此將組裝后的電池活化（60℃以上的環境下充放電進行補鋰），硅膜負極會與鋰帶形成短路，達到負極補鋰效果；其次，鋰帶與硅負極未直接接觸，在制成極片過程中不會出現由于極片粉末化帶來的補鋰效果較差的問題；最后，聚合物電解質不導電，利用聚合物電解質封裝電池邊緣，可以防止電池邊緣破損造成的短路，提高電池邊緣強度和安全性。
2、本專利技術的目的可以通過以下方案來實現：
3、第一方面，本專利技術提供一種全固態電池，所述全固態電池包括疊片、聚合物電解質；所述疊片包括依次設置的負極、電解質膜、正極；所述負極包括負極集流體、涂覆于所述負極集流體一側的硅負極極片，以及貼合于所述負極集流體另一側的鋰帶；所述正極包括正極集流體以及涂覆于所述正極集流體任一側的正極極片；所述電解質膜設置于正極極片與硅負極極片之間；所述疊片四周面設置有聚合物電解質。
4、作為本專利技術的一個實施方案，所述負極集流體包括銅箔；所述正極集流體包括鋁箔。
5、作為本專利技術的一個實施方案，所述硅負極極片的組分包括硅基活性材料、粘結劑、導電劑。
6、進一步地，所述硅基活性材料包括微米硅、納米硅、氧化亞硅中的一種或幾種。
7、進一步地，所述粘結劑包括pvdf、sbr、nbr、br中的一種或幾種；導電劑包括super-p、vgcf、cnt中的一種或幾種。
8、作為本專利技術的一個實施方案，所述硅基活性材料、粘結劑和導電劑的質量比為100-x-y:x:y；其中，0＜x≤10，0≤y≤1。在一些優選實施例中，硅負極極片可以不添加導電劑。
9、作為本專利技術的一個實施方案，所述鋰帶的厚度為10~80μm，面載量為0.5~4.3?mg/cm2。鋰帶的厚度過厚，面載量過大，容易發生短路和鋰的浪費。
10、作為本專利技術的一個實施方案，所述電解質膜包括氧化物電解質、硫化物電解質、鹵化物電解質中的一種。
11、進一步地，所述電解質膜包括li7la3zr2o12，li1.4al0.4ti1.6(po4)3、li6ps5cl，li10gep2s12、li3incl6，li3hocl6中的一種或幾種。
12、作為本專利技術的一個實施方案，所述正極極片的組分包括正極基活性材料、電解質、導電劑、粘結劑。
13、進一步地，所述正極基活性材包括三元正極、鈷酸鋰正極、磷酸鐵鋰正極、富鋰錳基正極、鋰鎳錳氧化物正極中的一種或幾種。所述三元正極包括ncm811。
14、進一步地，所述導電劑包括super-p、vgcf、cnt中的一種或幾種；粘結劑包括pvdf、ptfe、sbr、nbr、br中的一種或幾種；所述電解質包括氧化物電解質、硫化物電解質、鹵化物電解質中的一種或幾種。
15、在一些優選實施例中，所述電解質包括li6ps5cl。
16、作為本專利技術的一個實施方案，所述正極基活性材料、電解質、粘結劑、導電劑的質量比為100-x-y-z:x:y:z；其中，0＜x≤50，0＜y≤10，0＜z≤10。
17、作為本專利技術的一個實施方案，所述聚合物電解質包括聚合物、鋰鹽。
18、進一步地，所述聚合物與鋰鹽質量比為100-x：x；其中，10＜x＜60。
19、進一步地，所述聚合物包括peo、pvdf、pvdf-hfp、pmma中的一種或幾種。
20、進一步地，所述鋰鹽包括lipf6、litfsi、lifsi、lidfob中的一種或幾種。
21、第二方面，本專利技術提供一種全固態電池的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：
22、s1、在負極集流體一側涂覆硅負極極片，在正極集流體任一側涂覆正極極片；
23、s2、在負極集流體另一側貼合鋰帶；
24、s3、將負極集流體涂覆有硅負極極片的一側置于電解質膜的任一側，正極極片置于電解質膜的另一側，形成疊片；
25、s4、將聚合物電解質溶液涂覆于疊片的四周面，烘干后，得到所述全固態電池。
26、作為本專利技術的一個實施方案，步驟s4中，所述聚合物電解質溶液的制備方法包括：將聚合物、鋰鹽溶于溶劑中，得到聚合物電解質溶液。
27、進一步地，所述溶劑包括乙腈、dmf中的至少一種；聚合物電解質溶液中固含量為4%-20%。固含量過低和過高都會降低成膜性。
28、作為本專利技術的一個實施方案，步驟s4中，烘干的溫度為60~100℃，時間為1~10h。
29、與現有技術相比，本專利技術具有如下有益效果：
30、1、本專利技術將鋰帶與硅膜負極隔開，通過聚合物電解質封裝電池邊緣，利用聚合物電解質高溫傳導鋰離子，使硅膜負極與鋰帶形成短路，達到負極補鋰效果，從而提高電池首次充放電效率和循環容量保持率。并且避免了現有技術中將鋰帶直接與硅負極接觸進行補鋰而出現極片粉末化帶來的補鋰效果較差問題。此外，鋰帶與硅膜負極隔開的設計，有助于電池集成；并且有利于分散補鋰，節約鋰帶。...
【技術保護點】
1.一種全固態電池，其特征在于，所述全固態電池包括疊片、聚合物電解質；所述疊片包括依次設置的負極、電解質膜、正極；所述負極包括負極集流體、涂覆于所述負極集流體一側的硅負極極片，以及貼合于所述負極集流體另一側的鋰帶；所述正極包括正極集流體以及涂覆于所述正極集流體任一側的正極極片；所述電解質膜設置于正極極片與硅負極極片之間；所述疊片四周面設置有聚合物電解質；
2.根據權利要求1所述的全固態電池，其特征在于，所述負極集流體包括銅箔；所述正極集流體包括鋁箔。
3.根據權利要求1所述的全固態電池，其特征在于，所述硅負極極片的組分包括硅基活性材料、粘結劑、導電劑；所述硅基活性材料包括微米硅、納米硅、氧化亞硅中的一種或幾種；所述粘結劑包括PVDF、SBR、NBR、BR中的一種或幾種；導電劑包括super-P、VGCF、CNT中的一種或幾種。
4.根據權利要求3所述的全固態電池，其特征在于，所述硅基活性材料、粘結劑和導電劑的質量比為100-x-y:x:y；其中，0＜x≤10，0≤y≤1。
5.根據權利要求1所述的全固態電池，其特征在于，所述鋰帶的厚
6.根據權利要求1所述的全固態電池，其特征在于，所述電解質膜包括Li7La3Zr2O12，Li1.4Al0.4Ti1.6(PO4)3、Li6PS5Cl，Li10GeP2S12、Li3InCl6，Li3HoCl6中的一種或幾種。
7.根據權利要求1所述的全固態電池，其特征在于，所述正極極片的組分包括正極基活性材料、電解質、導電劑、粘結劑；
8.一種如權利要求1-7中任一項所述全固態電池的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述的制備方法，其特征在于，步驟S4中，烘干的溫度為60~100℃，時間為1~10h。
...【技術特征摘要】
1.一種全固態電池，其特征在于，所述全固態電池包括疊片、聚合物電解質；所述疊片包括依次設置的負極、電解質膜、正極；所述負極包括負極集流體、涂覆于所述負極集流體一側的硅負極極片，以及貼合于所述負極集流體另一側的鋰帶；所述正極包括正極集流體以及涂覆于所述正極集流體任一側的正極極片；所述電解質膜設置于正極極片與硅負極極片之間；所述疊片四周面設置有聚合物電解質；
2.根據權利要求1所述的全固態電池，其特征在于，所述負極集流體包括銅箔；所述正極集流體包括鋁箔。
3.根據權利要求1所述的全固態電池，其特征在于，所述硅負極極片的組分包括硅基活性材料、粘結劑、導電劑；所述硅基活性材料包括微米硅、納米硅、氧化亞硅中的一種或幾種；所述粘結劑包括pvdf、sbr、nbr、br中的一種或幾種；導電劑包括super-p、vgcf、cnt中的一種或幾種。
4.根據權利要求3所述的全固態電池，其特征在于，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張希，朱金輝，陳振營，
申請(專利權)人：上海屹鋰新能源科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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