适用于全固态电池的正极材料层、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CN112133921A(43)申请公布日2020.12.25(21)申请号202011066216.XH01M4/04(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8页(54)发明名称适用于全固态电池的正极材料层、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适用于全固态电池的正极材料层、其制备方法、正极片和全固态电池。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、硫化物固态电解质和导电剂。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、硫化物固态电解质和导电剂的均匀分散，硫化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为电池的充放电提供离子传输通道，避免电解液的加入，组装成全固态电池，提升了电池的安全性能。CN112133921ACN112133921A权利要求书1/2页1.一种全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、硫化物固态电解质和导电剂。2.根据权利要求1所述的正极材料层，其特征在于，所述硫化物固态电解质包括Li3PS4、Li7P3S11、Li10GeP2S12、Li6PS5Cl、Li7P2S8I、Li10SnP2S12、Li3.25Ge0.25P0.75S4、式I所示化合物和式II所示化合物中的任意一种或至少两种的混合物；(1-x)Li3PS4·xLiM，式I；式I中，x＝0～1.0，M选自Cl、Br或I；(1-y)Li7P3S11·yLiM，式II；式II中，y＝0～1.0，M选自Cl、Br或I。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、聚偏氟乙烯PVDF、丁苯橡胶SBR、聚丙烯酸PAA、聚酰亚胺PI、聚丙烯腈PAN、聚丙烯PP、聚乙烯PE和聚苯乙烯PS中的任意一种或至少两种的混合物，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中的任意一种或至少两种的混合物，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中的任意一种或至少两种的混合物；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中的任意一种或至少两种的混合物；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、Super-P、碳纳米管、碳纤维、科琴黑、石墨导电剂和石墨烯中的任意一种或至少两种的混合物。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0.1％-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％-89.4％，优选为52.5％-71％；优选地，以所述正极材料层的总质量为100％计，所述硫化物固态电解质的质量占比为10％-40％，优选为25％-35％；优选地，以所述正极材料层的总质量为100％计，所述导电剂的质量占比为0.5％-5％，优选1％-2.5％；优选地，所述正极材料层的厚度为30um-500um。5.如权利要求1-