【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及鋰電池，具體是一種倍率型固態電池用復合正極制備方法及其制備的復合正極、復合正極構成的倍率型固態電池。
技術介紹
1、鋰離子電池已在筆記本電腦和手機等消費電子產品中獲得廣泛應用，并逐漸成為電動汽車的主流儲能解決方案，以降低二氧化碳排放和能耗。隨著對能量密度和安全性的不斷追求，固態電池作為一種新興的儲能技術逐漸引起關注，因其潛在的高能量密度和更好的安全性而備受期待。
2、固態電池通常采用高鎳三元正極材料，以進一步提升能量密度。然而，盡管高鎳三元正極材料具有較高的比容量，它們在循環過程中仍然面臨陽離子混合和電極表面氧氣釋放等問題，導致在循環過程中表現出較差的速率性能和快速的容量衰減。同時，固態電池中的正極與固態電解質之間的界面問題也不可忽視，界面不良會導致li+離子在電極與電解質界面的轉移阻抗增加，從而影響整體電化學性能，此外，正極材料表面存在大量鋰渣（如li2o和lioh），這些雜質加速電解質分解生成氟化氫，進一步加劇了界面不穩定。
3、現有技術中，解決高鎳三元層狀材料存在問題和改善其電化學性能的策略主要包括表面包覆、元素摻雜、單晶結構與濃度梯度設計等。其中表面包覆是提高高鎳三元正極材料熱穩定性和結構穩定性的有效策略之一，通過該方法可以在電極材料表面形成保護層，對電極材料起到許多有利的作用，包括提高正極材料的離子電導率、促進電子轉移和鋰離子擴散、穩定表面結構、防止正極材料與電解質直接接觸以及防止氣體析出等。
4、目前，基于表面包覆開發的各種涂層路線包括機械混合、溶膠-凝膠、脈沖層沉積
5、基于此，如何利用簡便的工藝流程實現固態電池中正極材料的表面均勻包覆，解決其界面接觸問題，提高電池倍率及循環性能，是我們急需解決的問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種倍率型固態電池用復合正極制備方法，該制備方法工藝簡單、耗時短、成本低，其制備的復合正極具有更優的倍率及循環性能、更均勻的表面包覆以及更加良好的界面接觸情況。同時本專利技術還基于該倍率型固態電池用復合正極制備方法，提供了基于其制備的復合正極及復合正極構成的倍率型固態電池。
2、本專利技術第一方面提供了一種倍率型固態電池用復合正極的制備方法，其包括以下步驟：
3、s1?選取具有路易斯堿性的固態電解質漿料進行除水處理，靜置后得除水固態電解質漿料；
4、s2?加入1~5wt%的含氟聚合物至所述除水固態電解質漿料中，于40~75℃環境下加熱處理促使含氟聚合物在路易斯堿性條件下進行脫氟化氫反應，加熱1~6h使得含氟聚合物脫氟化氫反應完全后停止加熱，得到混合溶液；
5、s3?將混合溶液進行超聲攪拌處理，使得固態電解質表面均勻覆蓋含c=c活性位點的脫氟化氫含氟聚合物，得到脫氟化氫表面包覆固態電解質漿料；
6、s4?選取正極漿料，加入1~5wt%的可交聯型多烯鍵含醚單體，通過高速攪拌并抽真空消泡處理，于正極漿料的正極活性物質表面形成一層可交聯型多烯鍵含醚單體，得到表面可交聯預處理正極漿料；
7、s5?取2~5wt%所述脫氟化氫表面包覆固態電解質漿料加入至表面可交聯預處理正極漿料中，于40~50℃環境下進行高溫攪拌，促使可交聯型多烯鍵含醚單體與固態電解質表面c=c活性位點進行交聯反應形成交聯網絡結構，獲得表面均勻包覆固態電解質的復合正極漿料；
8、s6?將所述復合正極漿料進行涂布、裁切，即得所述復合正極。
9、在該制備方法中，所述含氟聚合物包括以下分子結構：
10、
11、其中，r1和r2為具有拉電子效應的基團或具有共軛結構的基團或-h或-ch3；h表示氫元素，f表示氟元素，n表示聚合度。
12、在該制備方法中，所述含氟聚合物為聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一種或兩種物質的組合。
13、在該制備方法中，所述固態電解質漿料由石榴石型固態電解質、鈣鈦礦型固態電解質、nasicon結構固態電解質中的一種或任意兩種以上物質的組合制備而成。
14、在該制備方法中，所述可交聯型多烯鍵含醚單體為含有多個烯鍵以及醚基團的單體化合物。
15、在該制備方法中，所述可交聯型多烯鍵含醚單體為乙氧基化三丙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三烯丙基醚中的一種或任意兩種以上物質的組合。
16、在該制備方法中，所述正極漿料具體由以下方式制成：
17、按質量比90~105：1~3：1~3選取正極活性物質、導電劑、粘結劑經高速混合攪拌制得。
18、在該制備方法中，所述正極活性物質為高鎳三元正極材料；
19、所述高鎳三元正極材料的分子式為linixcoymnzo2，其中x+y+z=1，且0.8≤x≤0.95。
20、本專利技術第二方面提供了一種倍率型固態電池用復合正極，其采用上述的制備方法制得。
21、本專利技術第三方面提供了一種倍率型固態電池，其由正極極片、負極極片及固態電解質層制備而成，所述正極極片采用上述的制備方法制得，或所述正極極片采用上述的復合正極；所述正極極片中的固態電解質漿料與所述固態電解質層均采用相同的固態電解質。
22、相比于現有技術而言，本專利技術具有以下有益效果：
23、1、本專利技術通過將固態電解質漿料加入含氟聚合物進行脫氟化氫預處理，同時在高鎳三元正極材料中加入可交聯型多烯鍵含醚單體，待二者分別混合均勻后再將原料進行混合攪拌涂布，最終獲得包覆均勻的復合正極，整個工藝過程簡單、耗時短，使用原料易獲得，整體工藝成本較低，適于工業大面積推廣應用。
24、2、本專利技術利用可交聯型多烯鍵含醚單體與固態電解質表面c=c活性位點進行交聯反應，通過簡單的攪拌及高溫處理，使得在正極活性材料與固態電解質之間形成三維交聯導電網絡，有效的將固態電解質與正極活性材料連接起來，形成均勻致密的包覆效果，從而達到抑制高鎳三元正極材料充放電過程中由于結構退化所導致的電化學性能衰減及安全問題。
25、2、本專利技術由于復合正極表面均勻致密的包覆了一層固態電解質，根據固態電解質高離子電導率特性以及含氟聚合物分子鏈脫氟化氫后的c=c活性位點與可交聯型多烯鍵含醚單體交聯形成的三維導電網絡，使得其制備的復合正極在大電流充放電過程中具有更多的鋰離子傳輸通道，從而使得該復合正極購成的固態鋰電池具有更優的倍率性能。
26、3、本專利技術過利用含氟聚合物在路易斯堿性環境下進行脫氟化氫反應特性，在氧化物固態電解質漿料中加入具備脫氟化氫的含氟聚合物，在固態電解質表面均勻包覆一層含c=c活性位點的脫氟化氫含氟聚合物，以便后續與正極漿料進行交聯反應時，能在高鎳三元正極表面形成一層均勻本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種倍率型固態電池用復合正極的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含氟聚合物具有以下分子結構：
3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述含氟聚合物為聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一種或兩種物質的組合。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述固態電解質漿料由石榴石型固態電解質、鈣鈦礦型固態電解質、NASICON結構固態電解質中的一種或任意兩種以上物質的組合制備而成。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述可交聯型多烯鍵含醚單體為含有多個烯鍵以及醚基團的單體化合物。
6.根據權利要求1或5所述的制備方法，其特征在于，所述可交聯型多烯鍵含醚單體為乙氧基化三丙二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三烯丙基醚中的一種或任意兩種以上物質的組合。
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述正極漿料具體由以下方式制成：
8.根據權利要求7所述的制備
9.一種倍率型固態電池用復合正極，其特征在于，其采用權利要求1-8任一項所述的制備方法制得。
10.一種倍率型固態電池，其由正極極片、負極極片及固態電解質層制備而成，其特征在于，所述正極極片采用權利要求1-8任一項所述的制備方法制得，或所述正極極片采用權利要求9所述的復合正極；
...【技術特征摘要】
1.一種倍率型固態電池用復合正極的制備方法，其特征在于，其包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述含氟聚合物具有以下分子結構：
3.根據權利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述含氟聚合物為聚偏二氟乙烯、聚偏氟乙烯-六氟丙烯共聚物中的一種或兩種物質的組合。
4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述固態電解質漿料由石榴石型固態電解質、鈣鈦礦型固態電解質、nasicon結構固態電解質中的一種或任意兩種以上物質的組合制備而成。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述可交聯型多烯鍵含醚單體為含有多個烯鍵以及醚基團的單體化合物。
6.根據權利要求1或5所述的制備方法，...
【專利技術屬性】
技術研發人員：胡鑫，馮錫，張雅榮，王金鳳，王云，陳云，陳啟章，
申請(專利權)人：中自科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：
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