一种全固态电芯及其制备方法和应用.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114497752A(43)申请公布日2022.05.13(21)申请号202210105335.4H01M4/13(2010.01)(22)申请日2022.01.28(71)申请人蜂巢能源科技（无锡）有限公司地址214000江苏省无锡市锡山区锡山经济开发区东部园大成路1066号(72)发明人陈少杰王磊黄海强李瑞杰袁文森王志文(74)专利代理机构北京超凡宏宇专利代理事务所(特殊普通合伙)11463专利代理师王焕(51)Int.Cl.H01M10/0585(2010.01)H01M10/0525(2010.01)H01M10/0562(2010.01)H01M4/139(2010.01)权利要求书3页说明书10页附图3页(54)发明名称一种全固态电芯及其制备方法和应用(57)摘要本发明涉及电池技术领域，具体涉及一种全固态电芯及其制备方法和应用。全固态电芯包括层叠交替的复合正极片和复合负极片；复合正极片包括正极片基体以及设置于所述正极片基体至少一侧表面的第一电解质层；正极片基体包括正极集流体、正极材料层和第一陶瓷层；复合负极片包括负极片包括负极片基体以及设置于所述负极片基体至少一侧表面的第二电解质层；负极片基体包括负极集流体、负极材料层和第二陶瓷层；所述第一电解质层和所述第二电解质层相连；第一电解质层的面积＝第二电解质层的面积>负极材料层的面积>正极材料层的面积。本发明的全固态电芯可有效改善安时级大容量大面积全固态硫化物电芯的循环性能、安全性及成品率。CN114497752ACN114497752A权利要求书1/3页1.一种全固态电芯，其特征在于，包括层叠交替的复合正极片和复合负极片；所述复合正极片包括正极片基体以及设置于所述正极片基体至少一侧表面的第一电解质层；所述正极片基体包括正极集流体、正极材料层和第一陶瓷层，沿所述正极集流体的宽度方向上，所述正极集流体的至少一侧表面依次设置第一留白区、正极活性区和第二留白区，所述正极活性区设置所述正极材料层，所述第一留白区和所述第二留白区分别设置所述第一陶瓷层；所述复合负极片包括负极片包括负极片基体以及设置于所述负极片基体至少一侧表面的第二电解质层；所述负极片基体包括负极集流体、负极材料层和第二陶瓷层，沿所述负极集流体的宽度方向上，所述负极集流体的至少一侧表面依次设置第三留白区、负极活性区和第四留白区，所述负极活性区设置所述负极材料层，所述第三留白区和所述第四留白区分别设置所述第二陶瓷层；所述第一电解质层和所述第二电解质层相连；所述第一电解质层的面积＝所述第二电解质层的面积>所述负极材料层的面积>所述正极材料层的面积。2.根据权利要求1所述的全固态电芯，其特征在于，所述第一留白区和第二留白区的宽度分别为2～10mm；优选地，所述正极材料层和所述负极材料层的长度相同，所述负极材料层的宽度比所述正极材料层的宽度大1～9mm；优选地，沿所述电芯的厚度方向上，所述第一电解质层、所述第二电解质层、所述正极集流体和所述负极集流体的投影重合。3.根据权利要求2所述的全固态电芯，其特征在于，所述正极材料层的宽度为100～1000mm；优选地，所述正极材料层的厚度为20～150μm；优选地，所述正极集流体的厚度为10～17μm；优选地，所述第一电解质层和所述第二电解质层的厚度分别为10～30μm；优选地，所述负极材料层的厚度为20～100μm。4.根据权利要求1所述的全固态电芯，其特征在于，以质量百分比计，所述正极材料层包括：正极活性材料70％～88％、正极导电剂1％～5％、正极粘结剂1％～3％和正极电解质10％～22％；优选地，所述正极活性材料包括正极活性基材以及包覆于所述正极活性基材表面的离子导体层，所述正极活性基材的化学通式包括：LiNixCoyMzO2，其中，x≥0，y≥0，z≥0，且x+y+z＝1，M选自V、Mg、Mn、Ti、Al、Zr、Fe或Mo中的至少一种；优选地，所述离子导体层包括铌酸锂、钛酸锂、偏磷酸铝、磷酸锂、硼酸锂、钴酸锂、锆酸锂、锰酸锂、偏磷酸镧和偏磷酸钠中的至少一种；优选地，所述离子导体层的厚度为1～10nm；优选地，所述正极粘结剂包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯‑六氟丙烯的共聚物、丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、丁苯橡胶、苯乙烯‑丁二烯‑苯乙烯嵌段共聚物和聚四氟乙烯的至少一种。5.根据权利要求4所述的全固态电芯，其特征在于，以质量百分比计，所述负极材料层包括：负极活性材料70％～95％、负极粘结剂1％～2％、负极导电剂1％～3％和负极电解质2CN114497752A权利要求书2/3页0％～28％；优选地，所述负极活性材料包括合金负极活性材料、碳材料和氧化物负极材料中的至少一种；优选地，所述正极剂和所述负极导电剂分别包括零维导电剂、