一种全固态电池及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113991168A(43)申请公布日2022.01.28(21)申请号202111249825.3H01M4/134(2010.01)(22)申请日2021.10.26(71)申请人蜂巢能源科技有限公司地址213200江苏省常州市金坛区鑫城大道8899号(72)发明人黄海强陈少杰王磊杨红新(74)专利代理机构北京远智汇知识产权代理有限公司11659代理人王岩(51)Int.Cl.H01M10/052(2010.01)H01M10/058(2010.01)H01M10/056(2010.01)H01M4/131(2010.01)H01M4/133(2010.01)权利要求书2页说明书6页(54)发明名称一种全固态电池及其制备方法(57)摘要本发明提供了一种全固态电池及其制备方法，所述全固态电池包括贫锂正极、富锂负极和固态电解质层，本发明通过设计制备贫锂正极，在电池充电过程中预留膨胀空间，以解决固态电池在充电过程中形成的体积膨胀造成的性能衰减，并使得全固态电池可以在小外加压力下就能正常循环工作。CN113991168ACN113991168A权利要求书1/2页1.一种全固态电池，其特征在于，所述全固态电池包括贫锂正极、富锂负极和固态电解质层。2.如权利要求1所述的全固态电池，其特征在于，所述贫锂正极通过对正极进行电化学脱锂得到；优选地，电化学脱锂至剩余脱锂容量为未处理时极片面容量的0～70％。3.如权利要求1或2所述的全固态电池，其特征在于，所述富锂负极包括锂金属负极、锂合金负极、预锂硅负极或锂粉匀浆涂布负极中的任意一种或至少两种的组合。4.如权利要求1‑3任一项所述的全固态电池，其特征在于，所述固态电解质层包括thio‑LISICON、thio‑LISICON的衍生物或卤素电解质中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述固态电解质层包括LPSCl、LPSBr、LSPS、LPSI或Li3YCl6中的任意一种或至少两种的组合。5.一种如权利要求1‑4任一项所述全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)将正极材料、导电剂、粘结剂和固态电解质干法混合，经热辊压后与集流体贴合得到正极极片，对所述正极极片进行电化学脱锂得到贫锂正极极片；(2)将电解质使用湿法涂布制成固态电解质层；(3)将所述贫锂正极极片、固态电解质层和富锂负极极片依次叠片组装得到所述全固态电池。6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述贫锂正极包括正极材料、导电剂、粘结剂和固态电解质；优选地，所述正极材料包括钴酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍酸锂、NCM活性材料或镍锰酸锂中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述导电剂包括碳纳米管；优选地，所述粘结剂包括PTFE；优选地，所述固态电解质包括thio‑LISICON、thio‑LISICON的衍生物或卤素电解质中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述固态电解质包括LPSCl、LPSBr、LSPS、LPSI或Li3YCl6中的任意一种或至少两种的组合。7.如权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述正极材料、导电剂、粘结剂和固态电解质的质量比为(7～8.5):(0.1～0.3):(0.1～0.5):(1.5～2.5)；优选地，优选地，所述正极极片的面容量为3.5～8mAh/cm2。8.如权利要求5‑7任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述电化学脱锂的方法为将正极和负极与隔膜贴覆在一起组装成电池，焊接极耳，注入电解液，顶封，静置后进行充电，脱出正极侧锂离子使正极处于贫锂状态；优选地，所述负极为硅碳负极；优选地，所述硅碳负极的NP值>1.5；优选地，所述电解液包括溶剂和锂盐；优选地，所述溶剂包括DEC、DMC、EMC、PC、EC、乙二醇二甲醚或三乙二醇二甲醚中的任意一种或至少两种的组合；2CN113991168A权利要求书2/2页优选地，所述锂盐包括LiPF6、LiClO4、LiDFOB、LiTFSI或LiFSI中的任意一种或至少两种的组合；优选地，所述电解液中锂盐的浓度为0.3～1mol/L；优选地，所述充电的倍率为0.05～0.5C；优选地，所述电化学脱锂的过程中，脱锂容量为60～250mAh/g；优选地，充电的截止电压为2.4～4.3V。9.如权利要求5‑8任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述电化学脱锂后对正极极片进行清洗；优选地，所述清洗液包括DMC、TMB、乙醇、乙醚、丙酮、四氢呋喃、乙腈、二甲苯、乙二醇二甲醚或三乙二醇二甲醚中的任意一种或至少两种的组合，优选为三乙二醇二甲醚。10.如权利要求5‑9任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述湿法涂布为将电解质、粘结剂与有