一种固态电池及其制备方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN116031472A(43)申请公布日2023.04.28(21)申请号202211465181.6(22)申请日2022.11.22(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人胡晨吉陈立桅(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236专利代理师胡晶(51)Int.Cl.H01M10/056(2010.01)H01M10/052(2010.01)H01M10/054(2010.01)H01M10/058(2010.01)H01M6/18(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种固态电池及其制备方法(57)摘要本发明涉及一种固态电池及其制备方法，包括：将无机离子导体作为聚合物电解质或者有机无机复合固态电解质的界面修饰层，从而保证离子可以在固态电解质的界面处均匀传导；将所述夹层结构适用于固态电池，可以实现聚合物电解质或者有机无机复合固态电解质基的高正极面容量的全固态电池。本发明有效地解决了聚合物基固态电解质机械性能差、不能应用于高能量密度全固态电池的问题，本发明的方法简单有效，工艺简便，效率高，条件温和。CN116031472ACN116031472A权利要求书1/1页1.一种固态电池，其特征在于，所述固态电池包括电解质、厚正极和负极，以及分别置于电解质和厚正极之间，以及电解质和负极之间的无机离子导体形成的无机修饰层。2.根据权利要求1所述的固态电池，其特征在于，所述无机离子导体包括氧化物、硫化物、卤化物中的一种或者多种组合；氧化物包括LiPON、LLZTO、LATP中的一种或多种；硫化物包括LGPS、LiPSCl、β‑Li3PS4中的一种或多种；卤化物包括Li3InCl6、Li3YCl6中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的固态电池，其特征在于，所述电解质包括聚合物电解质、有机无机复合固态电解质中的一种。4.根据权利要求1所述的固态电池，其特征在于，所述厚正极的活性物质为钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、磷酸铁锂、单质硫、空气、氧气中的一种或多种；负极的活性物质为钛酸锂、石墨、硅、金属锂、金属钠、金属镁、锂铟合金、锂钠合金、锂镁合金、锂银合金中的一种或多种。5.根据权利要求1中所述的固态电池，其特征在于，所述厚正极的厚度为50‑100μm；正极活性物质的负载量为10‑100mg/cm2。6.根据权利要求1所述的固态电池，其特征在于，所述固态电池为二次或一次固态电池，包括锂电池、钠电池、镁电池中的一种。7.一种如权利要求1所述的固态电池的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将无机离子导体压片，形成无机离子导体1；(2)将无机离子导体压片，形成无机离子导体2；(3)将无机离子导体1和无机离子导体2在惰性气体保护的情况下，置于电解质的两侧，继续高压成形，形成叠层固态电解质；(4)将上述叠层固态电解质，与高活性物质负载量的厚正极以及负极相匹配并组装，即得所述固态电池。8.根据权利要求7所述的固态电池的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述压片的压力为100‑1000MPa，无机离子导体1的厚度为10μm‑100μm。9.根据权利要求7所述的固态电池的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述压片的压力为100‑1000MPa，无机离子导体2的厚度为10μm‑100μm。10.根据权利要求7所述的固态电池的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，高压成形的压力为10‑600MPa，叠层固态电解质的厚度为10μm‑150μm。2CN116031472A说明书1/5页一种固态电池及其制备方法技术领域[0001]本发明属于电化学技术领域，具体涉及一种固态电池及其制备方法，包含其在电化学器件中的应用。背景技术[0002]固态电池由于其高的理论能量密度以及高的安全性能从而受到人们越来越大的关注。如果以核心材料的固态电解质来区分，可以将固态电池分为无机陶瓷类电解质基固态电池、聚合物电解质基固态电池以及复合固态电解质基固态电池这三大类。而其中聚合物电解质由于其轻、薄等特征使得其在高能量密度固态电池的制备上有良好的应用前景。然而聚合物电解质本身的机械不良与高能量密度固态电池制备时需要的高压力之间的矛盾是其面向高比能器件应用的最大障碍。[0003]具体地，对于正极而言，目前高面容量的正极制备策略通常是在高压下(通常大于200MPa)将正极粉末压制在聚合物电解质上从而实现良好的正极‑电解质界面离子传导，而在如此高压下，固态正极中的正极活性物质颗粒会进入到固态电解质内部，并且会导致电解质破裂，从而使得电池无法正常工作。而在负极侧，如果用常规的金属锂或者合金(比如锂铟合金)作为负极，由于金属的高延展性，其