适用于半固态电池的正极材料层、其制备方法、正极片和半固态电池.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CN112133923A(43)申请公布日2020.12.25(21)申请号202011069813.8H01M4/04(2006.01)(22)申请日2020.09.30H01M10/052(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)发明人马忠龙郑晓醒秦士林赵晓宁(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.H01M4/62(2006.01)H01M4/13(2010.01)H01M4/131(2010.01)H01M4/139(2010.01)H01M4/1391(2010.01)权利要求书2页说明书10页(54)发明名称适用于半固态电池的正极材料层、其制备方法、正极片和半固态电池(57)摘要本发明公开了一种适用于半固态电池的正极材料层、其制备方法、正极片和半固态电池。所述正极材料层包括：由聚合物纤维相互搭接形成的网络状结构，以及分散并粘结于所述网络状结构中的正极活性物质、固态电解质和导电剂，其中，所述固态电解质包括氧化物固态电解质和聚合物固态电解质。本发明的正极材料层中，聚合物纤维作为粘结剂构建网络状结构，有利于正极活性物质、固态电解质和导电剂的均匀分散，氧化物固态电解质和聚合物固态电解质具有良好的离子传导能力，分散在网络状结构中增加了正极片自身的离子电导率，减少电解液的用量，组装成半固态电池，提升了电池的安全性能。CN112133923ACN112133923A权利要求书1/2页1.一种半固态电池的正极材料层，其特征在于，所述正极材料层包括：由聚合物纤维相互搭接形成的网络状结构，以及分散并粘结于所述网络状结构中的正极活性物质、固态电解质和导电剂，其中，所述固态电解质包括氧化物固态电解质和聚合物固态电解质，所述聚合物固态电解质为耐高压聚合物和锂盐的混合物，所述耐高压聚合物包括聚酰亚胺PI、聚偏氟乙烯PVDF和聚丙烯腈PAN中的至少一种。2.根据权利要求1所述的正极材料层，其特征在于，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，所述耐高压聚合物中还包括聚氧化乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸、聚苯乙烯和聚氧化乙烯-聚苯乙烯共聚物中的至少一种；优选地，所述锂盐包括双三氟甲基磺酸亚胺锂、六氟磷酸锂、四氟硼酸锂、高氯酸锂、二草酸硼酸锂、双氟代磺酰亚胺锂中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的正极材料层，其特征在于，所述网络状结构通过可纤维化聚合物在剪切力作用下拉丝形成纤维，并在热压处理过程中相互搭接而成；优选地，所述聚合物纤维包括聚四氟乙烯(PTFE)、丁苯橡胶(SBR)、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，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，所述导电剂包括导电碳材料，所述导电碳材料包括乙炔黑、导电炭黑、碳纳米管、碳纤维、科琴黑、石墨导电剂和石墨烯中的至少一种。4.根据权利要求1-3任一项所述的正极材料层，其特征在于，以所述正极材料层的总质量为100％计，聚合物纤维的质量占比为1％-30％，优选为3％-10％；优选地，以所述正极材料层的总质量为100％计，正极活性物质的质量占比为25％-98