硫化物全固态电芯及其制备方法、全固态锂离子电池.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CN113659192A(43)申请公布日2021.11.16(21)申请号202110977733.0(22)申请日2021.08.24(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)发明人王磊黄海强李瑞杰陈少杰李生(74)专利代理机构北京康信知识产权代理有限责任公司11240代理人梁文惠(51)Int.Cl.H01M10/0525(2010.01)H01M10/058(2010.01)权利要求书2页说明书9页(54)发明名称硫化物全固态电芯及其制备方法、全固态锂离子电池(57)摘要本发明提供了一种硫化物全固态电芯及其制备方法、全固态锂离子电池。该述硫化物全固态电芯包括交替叠置的全固态单元电芯和聚合物膜片，全固态单元电芯与聚合物膜片之间通过胶层粘结，其中，全固态单元电芯包括依次叠置的第一正极、第一电解质层、双面负极、第二电解质层、第二正极。由于聚合物膜片可抵消全固态单元电芯内部的至少部分剪切力，缓减其内部所承受的剪切力，从而减小剪切力向全固态单元电芯内部以及相邻全固态单元电芯传递，并减小界面阻抗，进而防止高压强条件下相邻全固态单元电芯之间被高剪切力破环以及集流体卷翘干扰而造成内短路失效，且通过调整全固态单元电芯的数量有效增加了大容量硫化物全固态电芯的一致性与安全性。CN113659192ACN113659192A权利要求书1/2页1.一种硫化物全固态电芯，其特征在于，所述硫化物全固态电芯包括交替叠置的全固态单元电芯和聚合物膜片，所述全固态单元电芯与所述聚合物膜片之间通过胶层粘结，其中，所述全固态单元电芯包括依次叠置的第一正极、第一电解质层、双面负极、第二电解质层、第二正极。2.根据权利要求1所述的硫化物全固态电芯，其特征在于，所述双面负极在所述聚合物膜片上的投影边缘与所述聚合物膜片的边缘距离小于等于1mm，且所述双面负极在所述聚合物膜片上的投影面积小于或等于所述聚合物膜片的边缘。3.根据权利要求1所述的硫化物全固态电芯，其特征在于，所述聚合物膜片的热膨胀系数在2×10‑5～3×10‑6/℃之间，优选所述聚合物膜片的杨氏模量不小于1Gpa，优选所述聚合物膜片选自PC膜片、PET膜片、PMMA膜片、PI膜片、PP膜片中的任意一种或多种，优选所述聚合物膜片的厚度在10μm～1mm之间，优选为30～100μm。4.根据权利要求1至3中任一项所述的硫化物全固态电芯，其特征在于，所述胶层选自PVDF‑HFP胶层、PVDFLBG胶层、PVDF胶层、SBR胶层、SBS胶层、SEBS胶层、NBR胶层、HNBR胶层的任意一种或多种，优选所述胶层的厚度各自独立地为0.5～1μm。5.根据权利要求1至4中任一项所述的硫化物全固态电芯，其特征在于，所述第一正极包括叠置的第一正极集流体与第一正极活性层，所述第一正极活性层与所述第一电解质层接触设置；所述第二正极包括叠置的第二正极集流体与第二正极活性层，所述第二正极活性层与所述第二电解质层接触设置，优选所述第一正极活性层与所述第二正极活性层各自独立地包括正极活性物质，所述正极活性物质具有化学通式LiNixCoyMzO2，其中，x≥0，y≥0，z≥0，且x+y+z＝1，其中的M选自Mn、Al、Zr、Ti、V、Mg、Fe、Mo中的任意一种或多种，优选在所述正极活性物质外有包覆层，所述包覆层为离子导体材料，优选所述离子导体材料选自Li2TiO3、LiNbO3、Li3BO3、Li2ZrO3、LiCoO3、LiPO3、Li2MnO4、Al(PO3)3、La(PO3)3、NaPO3中的任意一种或多种，更优选所述包覆层的厚度为1～10nm。6.根据权利要求1至4中任一项所述的硫化物全固态电芯，其特征在于，所述双面负极包括负极集流体和设置在所述负极集流体相对两个表面的负极活性层，一个所述负极活性层与所述第一电解质层接触设置，另一个所述负极活性层与所述第二电解质层接触设置，优选两个所述负极活性层各自独立地包括负极材料，所述负极材料选自Si合金负极活性物质、碳材料中的任意一种，优选所述Si合金负极活性物质包括Fe、Co、Sb、Bi、Pb、Ni、Cu、Zn、Ge、In、Sn或Ti中的任意一种或多种与硅得到的固溶体、硅氧化物、硅碳化物、硅氮化物中的任意一种或多种；优选所述碳材料选自硬碳、软碳和石墨中的任意一种或多种。7.根据权利要求1至4中任一项所述的硫化物全固态电芯，其特征在于，所述第一正极与所述第二正极的面积各自独立地小于所述双面负极的面积，所述第一电解质层与所述第二电解质层的面积各自独立地大于所述第一正极或所述第二正极的面积，所述第一电解质层与所述第二电解质层的面积各自独立地小于或等于所述双面负极的面积。