在电极与固体电解质层之间具有均匀界面的全固态电池的制作方法

本发明涉及一种在电极与固体电解质层之间具有均匀界面的全固态电池，以及一种包括该全固态电池的车辆。

背景技术：

1、全固态电池为三层层压件，其包括阴极、阳极和位于它们之间的固体电解质层。全固态电池的所有元件都是固体，各层之间的界面、元件中组分的分散状态、各层的稳定性等对电池特性有很大影响。

2、固体电解质层是通过施加包含固体电解质、粘结剂、分散剂、溶剂等的浆料而制成的。在固体电解质表面或在固体电解质内可能会出现孔隙或裂纹，这取决于固体颗粒在浆料中的分散状态。例如，当固体电解质在浆料中沉淀或凝聚时，形成的一部分固体电解质层会含有少量固体电解质，当在这种状态下干燥固体电解质层时，含有少量固体电解质的这一部分固体电解质层中会出现孔隙或裂纹。

3、当固体电解质层中出现孔隙或裂纹时，电极与固体电解质层之间的接触就会变得不均匀，因此电流密度可能会在局部集中，界面电阻可能会增加，从而可能降低电池性能。此外，由于锂枝晶的生长可能会降低安全性。

4、公开于该背景技术部分的以上信息仅用于增强对本发明的背景的理解，因此其可以包含不构成已为该国家中本领域普通技术人员所知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、在优选方面，提供了一种在固体电解质层与电极之间具有均匀界面的全固态电池，以及一种包括该全固态电池的车辆。

2、本文使用的术语“全固态电池”是指包括固态电解质的可充电二次电池，其可包括在电池电极之间传输离子的电解质组分。

3、一方面，提供了一种全固态电池，其包括第一电极、第二电极和位于第一电极与第二电极之间的固体电解质层。固体电解质层包括第一层和第二层，所述第一层位于第一电极的一侧并包含第一固体电解质，所述第二层位于第二电极的一侧并包含第二固体电解质。

4、第一层可通过施加第一电解质组合物而形成，所述第一电解质组合物包含第一固体电解质、第一粘结剂、第一分散剂和第一溶剂。

5、第一固体电解质可以包括硫化物基固体电解质。

6、第一粘结剂可以包括选自丁腈橡胶(nbr)、氢化丁腈橡胶(hnbr)、丁苯橡胶(sbr)、丁二烯橡胶(br)、聚偏二氟乙烯(pvdf)和聚四氟乙烯(ptfe)中的一种或多种。

7、第一分散剂可以包括选自羧甲基纤维素、羧乙基纤维素和聚丙二醇中的一种或多种。

8、第一溶剂可以包括选自n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、丁酸丁酯、丁酸戊酯、丁酸己酯和丁酸庚酯中的一种或多种。

9、第一电解质组合物的固体含量可以为约40％至70％。

10、第一电解质组合物的turbiscan稳定性指数(tsi)在第一电解质组合物被无处理地放置48小时时可以为1或更小。

11、第一电解质组合物可满足以下要求条件1。

12、[要求条件1]

13、

14、在要求条件1中，作为通过向经无处理地放置48小时的第一电解质组合物照射波长为880nm的近红外线来测量透射光和散射光的强度的结果，a可以是在扫描高度处于0％至49％范围的区域中的反向散射变化(δbs)的最大值；作为通过向经无处理地放置48小时的第一电解质组合物照射波长为880nm的近红外线来测量透射光和散射光的强度的结果，b可以是在扫描高度处于51％至100％范围的区域中的反向散射变化(δbs)的最大值。

15、第二层可通过施加第二电解质组合物而形成，所述第二电解质组合物包含第二固体电解质、第二粘结剂、第二分散剂和第二溶剂。

16、第二固体电解质可以包括硫化物基固体电解质。

17、第二粘结剂可以包括选自丁腈橡胶(nbr)、氢化丁腈橡胶(hnbr)、丁苯橡胶(sbr)、丁二烯橡胶(br)、聚偏二氟乙烯(pvdf)和聚四氟乙烯(ptfe)中的一种或多种。

18、第二分散剂可以包括选自羧甲基纤维素、羧乙基纤维素和聚丙二醇中的一种。

19、第二溶剂可以包括选自n-甲基-2-吡咯烷酮(nmp)、丁酸丁酯、丁酸戊酯、丁酸己酯和丁酸庚酯中的一种或多种。

20、第二电解质组合物的固体含量可以为约40％至70％。

21、第二电解质组合物的turbiscan稳定性指数(tsi)在第二电解质组合物被无处理地放置48小时时可以为约1或更小。

22、第二电解质组合物可满足以下要求条件2。

23、[要求条件2]

24、

25、在要求条件2中，作为通过向经无处理地放置48小时的第二电解质组合物照射波长为880nm的近红外线来测量透射光和散射光的强度的结果，c可以是在扫描高度处于0％至49％范围的区域中的反向散射变化(δbs)的最大值；作为通过向经无处理地放置48小时的第二电解质组合物照射波长为880nm的近红外线来测量透射光和散射光的强度的结果，d可以是在扫描高度处于51％至100％范围的区域中的反向散射变化(δbs)的最大值。

26、第一层可以包含第一分散剂，第二层可以包含第二分散剂，第一分散剂的数均分子量可大于第二分散剂的数均分子量。

27、还提供了一种包括本文所述的全固态电池的车辆。

28、下文讨论本发明的其它方面。

技术特征：

1.一种全固态电池，其包括：

2.根据权利要求1所述的全固态电池，其中，所述第一层包含第一电解质组合物，所述第一电解质组合物包含第一固体电解质、第一粘结剂和第一分散剂。

3.根据权利要求1所述的全固态电池，其中，所述第一固体电解质包括硫化物基固体电解质。

4.根据权利要求2所述的全固态电池，其中，所述第一粘结剂包括选自丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯中的一种或多种。

5.根据权利要求2所述的全固态电池，其中，所述第一分散剂包括选自羧甲基纤维素、羧乙基纤维素和聚丙二醇中的一种或多种。

6.根据权利要求2所述的全固态电池，其中，所述第一层是通过施加第一电解质组合物而形成的，

7.根据权利要求2所述的全固态电池，其中，所述第一电解质组合物的固体含量为40％至70％。

8.根据权利要求2所述的全固态电池，其中，所述第一电解质组合物的turbiscan稳定性指数在第一电解质组合物被无处理地放置48小时时为1或更小。

9.根据权利要求2所述的全固态电池，其中，所述第一电解质组合物满足以下要求条件1，

10.根据权利要求1所述的全固态电池，其中，所述第二层包含第二电解质组合物，所述第二电解质组合物包含第二固体电解质、第二粘结剂、第二分散剂和第二溶剂。

11.根据权利要求1所述的全固态电池，其中，所述第二固体电解质包括硫化物基固体电解质。

12.根据权利要求10所述的全固态电池，其中，所述第二粘结剂包括选自丁腈橡胶、氢化丁腈橡胶、丁苯橡胶、丁二烯橡胶、聚偏二氟乙烯和聚四氟乙烯中的一种或多种。

13.根据权利要求10所述的全固态电池，其中，所述第二分散剂包括选自羧甲基纤维素、羧乙基纤维素和聚丙二醇中的一种或多种。

14.根据权利要求10所述的全固态电池，其中，所述第二层是通过施加第二电解质组合物而形成的，

15.根据权利要求10所述的全固态电池，其中，所述第二电解质组合物的固体含量为40％至70％。

16.根据权利要求10所述的全固态电池，其中，所述第二电解质组合物的turbiscan稳定性指数在第二电解质组合物被无处理地放置48小时时为1或更小。

17.根据权利要求10所述的全固态电池，其中，所述第二电解质组合物满足以下要求条件2，

18.根据权利要求1所述的全固态电池，其中:

19.一种车辆，其包括权利要求1所述的全固态电池。

技术总结本发明涉及一种在电极与固体电解质层之间具有均匀界面的全固态电池。该全固态电池包括：第一电极；第二电极；以及介于所述第一电极与所述第二电极之间的固体电解质层，其中，所述固体电解质层包括：第一层，其设置在所述第一电极上并包含第一固体电解质；以及第二层，其设置在所述第二电极上并包含第二固体电解质。技术研发人员：权兑荣,李用薰,金柱旻,崔钟焕受保护的技术使用者：现代自动车株式会社技术研发日：技术公布日：2024/7/25