全固态电池用正极材料层、其制备方法、正极片和全固态电池.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CN112151744A(43)申请公布日2020.12.29(21)申请号202011173589.7H01M4/62(2006.01)(22)申请日2020.10.28H01M10/052(2010.01)H01M10/0525(2010.01)(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)发明人马忠龙秦士林郑晓醒(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.H01M4/04(2006.01)H01M4/139(2010.01)H01M4/1391(2010.01)H01M4/13(2010.01)H01M4/131(2010.01)权利要求书2页说明书8页附图1页(54)发明名称全固态电池用正极材料层、其制备方法、正极片和全固态电池(57)摘要本发明公开了一种全固态电池用正极材料层、其制备方法、正极片和全固态电池。所述方法包括：1)将可纤维化聚合物粉体、包覆改性的正极活性物质、硫化物固态电解质和导电剂混合，然后在剪切力的作用下使可纤维化聚合物粉体拉丝形成纤维，得到混合料；2)对混合料在集流体上进行热压处理，至预设厚度，得到所述的正极材料层，该正极材料层是一种自支撑膜，具有良好的柔韧性。本发明的方法不仅解决了干法制备正极材料层时正极料比大、硬度大而导致正极材料混料不均匀和极片开裂的问题，降低了对辊压机辊轴材质的要求，降低设备成本。还增加了极片自身的离子电导率，避免使用电解液，提升了电池的安全性能。CN112151744ACN112151744A权利要求书1/2页1.一种正极材料层的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将可纤维化聚合物粉体、包覆改性的正极活性物质、硫化物固态电解质和导电剂混合，然后在剪切力的作用下使可纤维化聚合物粉体拉丝形成纤维，得到混合料；(2)对步骤(1)所述混合料在集流体上进行热压处理，至预设厚度，得到所述的正极材料层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述可纤维化聚合物包括聚四氟乙烯PTFE、丁苯橡胶SBR、聚酰亚胺PAN、聚丙烯PP、聚乙烯PE和丁腈橡胶NBR中的至少一种，优选为PTFE；优选地，包覆改性的正极活性物质包括正极活性物质和包覆于所述正极活性物质表面的改性层；优选地，所述正极活性物质包括Li1+x1NiyCozMntMsO2-δ、LiMx2Mn2-x2O4、LiFe1-x3Mx3PO4、Li2Fe1-x4Mx4SiO4以及LiFe1-x5Mx5SO4F中的至少一种，其中，0≤x1≤1，0≤y≤1，0≤z≤1，0≤t≤1，0≤s≤1，0≤δ≤0.2，0≤x2≤0.5，其中0≤x3≤1，其中0≤x4≤1，0≤x5≤1，M选自Li、Na、K、Mg、Ca、Sr、Ba、Al、Ga、In、Si、Ge、Sn、Pb、Sc、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、Ag、Cd、La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Er、Tm、Yb、Lu、W、Pt或Au中的至少一种；优选地，所述正极活性物质为LiCoO2、LiNiO2、LiFePO4、LiNi0.5Mn0.5O2、Li(NiCoMn)1/3O2、Li1.2Ni0.13Mn0.54Co0.13O2和LiMn2O4中的至少一种；优选地，所述改性层的材质包括导电高分子聚合物、氧化物固态电解质、A2O3、TiO2、MgO、ZnO、CeO2、SiO2、AlF3、SrF2和含锂金属氧化物中的至少一种，优选为氧化物固态电解质；优选地，所述导电高分子聚合物包括聚吡咯PPy、聚3,4亚乙二氧基噻吩PEDOT和聚酰亚胺PI中的至少一种；优选地，所述氧化物固态电解质包括Li7-x'La3Zr2-x'Tax'O12、Li7-2y'La3Zr2-y'Wy”O12、Li7-z'La3Zr2-z'Nbz'O12、Li7La3Zr2O12、Li1+m'Alm'Ti2-m'(PO4)3和Li1+n'Aln'Ge2-n'(PO4)3中的至少一种，其中，0.2<x'<2，0.2<y'<2，0.2<z'<2，0.2<m'<2，0.2<n'<2；优选地，所述含锂金属氧化物包括Li2ZrO3、LiNbO3、Li4Ti5O12、Li2TiO3、Li3VO4、LiSnO3、Li2SiO3和LiAlO2中的至少一种；优选地，所述包覆改性的正极活性物质中，改性层的质量百分含量为1％-30％，优选为3-10％；优选地，所述硫化物固态电解质包括Li3PS4、Li7P3S11、Li10GeP2S12、Li6PS5Cl、Li7P2S8I、Li10SnP2S12、Li3.25Ge0.