一种固态电池及其制备工艺的制作方法

技术特征：
1.一种制备固态电池的工艺，其特征在于，该工艺包括以下步骤：s1、将含有第一凝胶电解质的第一溶液涂布在正极片的正极材料层上，除去所述第一溶液中的第一溶剂，形成覆有第一凝胶电解质层的第一极片；将含有第二凝胶电解质的第二溶液涂布在负极片的负极材料层上，除去所述第二溶液中的第一溶剂，形成覆有第二凝胶电解质层的第二极片；s2、按照第一极片、固态电解质、第二极片的顺序依次层叠后进行热压处理。2.根据权利要求1所述的制备工艺，其中，步骤s1中，所述第一溶液和所述第二溶液各自独立地包括有机聚合物、锂盐、第一溶剂和添加剂；可选地，按照质量百分数计，以所述第一溶液的总质量为基准，所述第一溶液中含有1
‑
65重量％的有机聚合物、1
‑
50重量％的锂盐、10
‑
55重量％的第一溶剂和0.5
‑
10重量％的添加剂；可选地，按照质量百分数计，以所述第二溶液的总质量为基准，所述第二溶液中含有1
‑
65重量％的有机聚合物、1
‑
50重量％的锂盐、10
‑
55重量％的第一溶剂和0.5
‑
10重量％的添加剂；所述有机聚合物包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯、聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯、聚环氧丙烷、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸树脂、聚氧乙烯和聚苯乙烯中的一种或几种；所述锂盐包括六氟磷酸锂、二草酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂和高氯酸锂中的一种或几种；所述第一溶剂包括n
‑
甲基吡咯烷酮、烯烃类有机溶剂、酯类有机溶剂、醚类有机溶剂和砜类有机溶剂中的一种或几种；所述添加剂包括成膜剂、高低温性能改进剂、过充保护剂、导电添加剂和阻燃剂中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的工艺，其中，步骤s2中，所述热压处理的条件包括：温度为30
‑
150℃，压力为0.02
‑
2.0mpa，压力持续时间为0.5
‑
5min；优选地，所述热压处理的条件包括：温度为80
‑
120℃，压力为0.06
‑
1.6mpa，压力持续时间为1
‑
3min。4.根据权利要求1所述的工艺，其中，步骤s2中，所述第一极片的第一凝胶电解质层朝向所述固态电解质，所述第二极片的第二凝胶电解质层朝向所述固态电解质。5.根据权利要求1所述的工艺，其中，步骤s2中，按照第一极片、固态电解质、第二极片的顺序依次层叠后置于电池壳体内，对电池壳体进行封口组装，然后进行所述热压处理。6.根据权利要求1所述的工艺，其中，所述工艺还包括：将含有第二溶剂的正极浆料均匀涂布在第一集流体的一侧，除去所述第二溶剂，得到包含正极材料层的所述正极片；将含有第三溶剂的负极浆料均匀涂布在第二集流体的一侧，除去所述第三溶剂，得到包含负极材料层的所述负极片；所述第一集流体和所述第二集流体各自独立地包括铝箔、铜箔、铁箔、镍箔、钛箔、锡箔和锌箔中的一种或几种；优选地，所述第一集流体为铝箔；优选地，所述第二集流体为铜箔；
所述第一集流体的厚度为1
‑
25μm，所述第二集流体的厚度为1
‑
25μm；所述正极浆料包括正极活性材料、第一导电剂、第一粘结剂和第二溶剂；所述负极浆料包括负极活性材料、第二导电剂、第二粘结剂和第三溶剂；所述正极活性材料包括硫、licoo2、linio2、lini
x
co1‑
x
o2(0＜x＜1)、lini
1/3
mn
1/3
co
1/3
o2、lini
0.6
mn
0.2
co
0.2
o2、lini
0.8
mn
0.1
co
0.1
o2、lini
0.85
co
0.1
al
0.05
o2、limn2o4、lini
0.5
mn
1.5
o4、富锂锰基材料和磷酸锂盐中的一种或几种；所述负极活性材料包括锂、锂合金、钛酸锂、碳基材料、硅基材料和锡基材料中的一种或几种；所述第一导电剂和所述第二导电剂各自独立地包括乙炔黑、炭黑、碳纳米管、石墨烯和碳纤维中的一种或几种；所述第一粘结剂和所述第二粘结剂各自独立地包括聚偏氟乙烯、羟甲基纤维素钠、丁苯橡胶和聚丙烯酸中的一种或几种；所述第二溶剂和所述第三溶剂各自独立地包括水、n
‑
甲基吡咯烷酮和乙醇中的一种或几种；可选地，所述正极活性材料、所述第一导电剂、所述第一粘结剂和所述第二溶剂的质量比为1：(0.005
‑
0.1)：(0.005
‑
0.1)：(0.1
‑
0.6)；所述负极活性材料、所述第二导电剂、所述第二粘结剂和所述第三溶剂的摩尔比为1：(0.005
‑
0.1)：(0.005
‑
0.1)：(0.1
‑
0.6)；所述固态电解质包括氧化物固态电解质、硫化物固态电解质和聚合物固态电解质中的一种或几种；所述第一极片的厚度为5
‑
500μm，所述第二极片的厚度为5
‑
500μm。7.根据权利要求6所述的工艺，其中，除去所述第一溶剂、除去所述第二溶剂和除去所述第三溶剂的方法分别独立地包括加热、真空和光照中的一种或几种。8.采用权利要求1
‑
7中任意一项所述的工艺制备的固态电池。9.一种固态电池，其特征在于，所述固态电池包括依次层叠设置的正极片、固态电解质层和负极片；所述正极片与所述固态电解质层之间设置有第一凝胶电解质层，并且/或者，所述固态电解质层与所述负极片之间设置有第二凝胶电解质层；其中，所述第一凝胶电解质层的至少部分延伸入所述正极片和/或所述固态电解质层中；并且/或者，所述第二凝胶电解质层的至少部分延伸入所述负极片和/或所述固态电解质层中。10.根据权利要求9所述的固态电池，其中，所述固态电池包括依次层叠设置的所述正极片、所述第一凝胶电解质层、所述固态电解质层、所述第二凝胶电解质层和所述负极片；其中，所述第一凝胶电解质层的至少部分分别延伸入所述正极片和所述固态电解质层中；所述第二凝胶电解质层的至少部分分别延伸入所述负极片和所述固态电解质层中。11.根据权利要求9所述的固态电池，其中，所述第一凝胶电解质层和所述第二凝胶电解质层分别包括有机聚合物、锂盐和添加剂；可选地，按照质量百分数计，以所述第一凝胶电解质层的总质量为基准，所述第一凝胶电解质层中含有15
‑
85重量％的有机聚合物、10
‑
60重量％的锂盐和0.5
‑
30重量％的添加剂；可选地，按照质量百分数计，以所述第二凝胶电解质层的总质量为基准，所述第二凝胶
电解质层中含有15
‑
85重量％的有机聚合物、10
‑
60重量％的锂盐和0.5
‑
30重量％的添加剂；所述有机聚合物包括聚偏氟乙烯、聚偏氟乙烯
‑
六氟丙烯、聚氯乙烯、氯化聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚乙烯、聚环氧丙烷、聚甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸树脂、聚氧乙烯和聚苯乙烯中的一种或几种；所述锂盐包括六氟磷酸锂、二草酸硼酸锂、草酸二氟硼酸锂、六氟砷酸锂、双氟磺酰亚胺锂、双三氟甲基磺酰亚胺锂、四氟硼酸锂和高氯酸锂中的一种或几种；所述添加剂包括成膜剂、高低温性能改进剂、过充保护剂、导电添加剂和阻燃剂中的一种或几种。12.根据权利要求9所述的固态电池，其中，所述正极片包括第一集流体和正极材料层，所述正极材料层靠近所述固态电解质层；所述负极片包括第二集流体和负极材料层，所述负极材料层靠近所述固态电解质层；所述固态电解质层包括氧化物固态电解质、硫化物固态电解质和聚合物固态电解质中的一种或几种；所述正极片和所述第一凝胶电解质层的总厚度为5
‑
500μm，所述负极片和所述第二凝胶电解质层和总厚度为5
‑
500μm。13.根据权利要求12所述的固态电池，其中，所述正极材料层包括正极活性材料、第一导电剂、第一粘结剂；所述负极材料层包括负极活性材料、第二导电剂和第二粘结剂；所述第一集流体和所述第二集流体各自独立地包括铝箔、铜箔、铁箔、镍箔、钛箔、锡箔和锌箔中的一种或几种；优选地，所述第一集流体为铝箔；优选地，所述第二集流体为铜箔；所述第一集流体的厚度为1
‑
25μm，所述第二集流体的厚度为1
‑
25μm；所述正极活性材料包括硫、licoo2、linio2、lini
x
co1‑
x
o2(0＜x＜1)、lini
1/3
mn
1/3
co
1/3
o2、lini
0.6
mn
0.2
co
0.2
o2、lini
0.8
mn
0.1
co
0.1
o2、lini
0.85
co
0.1
al
0.05
o2、limn2o4、lini
0.5
mn
1.5
o4、富锂锰基材料和磷酸锂盐中的一种或几种；所述负极活性材料包括锂、锂合金、钛酸锂、碳基材料、硅基材料和锡基材料中的一种或几种；所述第一导电剂和所述第二导电剂各自独立地包括乙炔黑、炭黑、碳纳米管、石墨烯和碳纤维中的一种或几种；所述第一粘结剂和所述第二粘结剂各自独立地包括聚偏氟乙烯、羟甲基纤维素钠、丁苯橡胶和聚丙烯酸中的一种或几种；所述正极活性材料、所述第一导电剂和所述第一粘结剂的质量比为1：(0.005
‑
0.1)：(0.005
‑
0.1)；所述负极活性材料、所述第二导电剂和所述第二粘结剂的质量比为1：(0.005
‑
0.1)：(0.005
‑
0.1)。

技术总结
本公开涉及一种固态电池及其制备工艺，该工艺通过在正极片与固态电解质之间和/或负极片与固态电解质之间分别增加凝胶电解质层，并且通过热压处理的方式，使凝胶电解质软化并伸入到极片的正(负)极材料层和/或固态电解质层中，使得与固态电解质和正(负)极片的接触更加紧密，增大固态电解质与极片之间接触面积，降低阻抗，解决了现有固态电池中固态电解质与极片点与点之间接触，带来的接触面积小的缺点。制备出的固态电池界面阻抗小，倍率性能较好。倍率性能较好。倍率性能较好。


技术研发人员：李亚迪 胡恒广 闫冬成 张广涛 王博 刘文渊
受保护的技术使用者：河北光兴半导体技术有限公司
技术研发日：2021.07.12
技术公布日：2021/11/9