全固态电芯及其制备方法和全固态电池.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114447406A(43)申请公布日2022.05.06(21)申请号202210105801.9H01M4/131(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)发明人王磊陈少杰黄海强李瑞杰袁文森王志文张琪(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.H01M10/052(2010.01)H01M10/0562(2010.01)H01M10/0585(2010.01)H01M10/42(2006.01)权利要求书2页说明书12页附图4页(54)发明名称全固态电芯及其制备方法和全固态电池(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全固态电池。全固态电芯包括交替层叠的第一复合片和铜锂复合片；第一复合片包括正极片、电解质膜和负极活性层，正极片包括正极集流体，正极集流体的至少一侧表面包括中心活性材料区和周边留白区，中心活性材料区设置正极活性层；电解质膜覆盖正极活性层，并同时填充留白区；电解质膜远离正极集流体的表面上设置负极活性层；铜锂复合片包括铜箔以及至少一侧表面的锂层，负极活性层与锂层相接触。该电芯能防止负极及隔膜边缘掉料，减小电池内部剪切力，各层工作部件全面接触抑制膨胀，可有效增加安时级大容量大面积全固态硫化物电芯的循环性能、安全性和成品率。CN114447406ACN114447406A权利要求书1/2页1.一种全固态电芯，其特征在于，包括交替层叠的第一复合片和铜锂复合片；所述第一复合片包括正极片、电解质膜和负极活性层，所述正极片包括正极集流体及正极活性层，所述正极集流体的至少一侧表面包括中心活性材料区和环绕所述中心活性材料区的留白区，所述中心活性材料区设置所述正极活性层；所述电解质膜的一侧表面覆盖所述正极活性层，并同时填充所述留白区；所述电解质膜的另一侧表面连接所述负极活性层的一侧表面；所述铜锂复合片包括铜箔以及设置于所述铜箔至少一侧表面的锂层，所述锂层连接所述负极活性层的另一侧表面；沿所述电芯的层叠方向上，所述铜锂复合片的投影和所述负极活性层的投影重合，所述电解质膜的投影与所述正极集流体的投影重合，所述电解质膜的投影面积>所述负极活性层的投影面积>所述正极活性层的投影面积。2.根据权利要求1所述的全固态电芯，其特征在于，所述正极片的长宽比大于1且小于10；所述铜锂复合片的长宽比大于1且小于10；优选地，所述正极集流体的各边长度比所述负极活性层对应的各边长度大0.5～4mm；所述负极活性层的各边长度比所述正极活性层对应的各边长度大0.5～4mm；优选地，所述留白区的宽度相等，所述留白区的宽度为1～5mm；优选地，所述正极集流体的第一边设置有正极耳，所述负极集流体的第一边设置有负极耳，所述正极耳和所述负极耳相对设置；所述正极耳的宽度为所述正极集流体第一边长度的10％～30％，所述负极耳的宽度为所述负极集流体第一边长度的10％～30％；所述正极耳或者所述负极耳的长宽比大于1且小于3；优选地，所述锂层的厚度为1～50μm。3.根据权利要求1所述的全固态电芯，其特征在于，所述正极活性层包括正极活性物质、固体电解质、第一导电剂、第一粘结剂；所述正极活性物质、正极固体电解质、第一导电剂和第一粘结剂的质量比为(40～90)：(8～50)：(1～10)：(1～10)；优选地，所述正极活性物质包括正极活性基材以及所述正极活性基材表面的包覆层，所述包覆层包括离子导体材料；优选地，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Mn、Al、Zr、Ti、V、Mg、Fe和Mo中的至少一种；优选地，所述离子导体材料包括Li2TiO3、LiNbO3、Li3BO3、Li2ZrO3、LiCoO3、LiPO3、Li2MnO4、Al(PO3)3、La(PO3)3和NaPO3中的至少一种；优选地，所述包覆层的厚度为1～10nm。4.根据权利要求3所述的全固态电芯，其特征在于，所述第一导电剂包括零维导电剂、一维导电剂和二维导电剂中的至少一种；优选地，所述零维导电剂包括SP点状导电剂/或AB点状导电剂，所述一维导电剂包括CNT和/或VGCF，所述二维导电剂包括石墨烯；优选地，所述正极固体电解质包括硫化物电解质和/或卤化物电解质；优选地，所述硫化物电解质包括thio‑LISICON、Li10GeP2S12、Li6PS5Cl、Li10SnP2S12、Li2S‑P2S5、Li2S‑SiS2、LiI‑LiBr‑Li2S‑P2S5和Li2S‑