超薄柔性锂电池及其制备方法与流程
- 国知局
- 2025-01-10 13:37:32
本申请涉及新能源领域,尤其涉及锂电池。
背景技术:
1、随着电动汽车的市场渗透率越来越高,液态锂离子电池的安全隐患大、能量密度低,形状单一等问题收到了广大消费者的诟病,这也是目前液态锂离子动力电池面临的发展窘境,因此液态锂离子电池迫切的需要进行更新迭代。在这样的环境下,固态电池概念应运而生,固态电池不仅有更高的能量密度,而且在固态电池中使用安全性更高的固态电解质替代了传统的易燃易爆液态电解液,具有更高的安全性能。另外,固态电池可以可引入更低密度、更高比容量的锂金属负极(理论比容量3860mah/g,碳基石墨材料372mah/g);保证固态电池具有更高的能量密度。锂金属负极在脱离了易燃易爆的液态电解液环境后,锂枝晶带来的安全隐患降低,但对于厚度较薄的柔性锂电池器件,仍然存在锂枝晶刺破电解质或隔膜、引起短路的高风险状况。
技术实现思路
1、本申请实施例提供了一种超薄柔性锂电池及其制备方法和应用,以解决厚度较薄的柔性锂电池器件存在锂枝晶刺破电解质或隔膜的风险的技术问题。
2、第一方面,本申请实施例提供一种超薄柔性锂电池,所述超薄柔性锂电池包括依序层叠设置的:
3、正极集流体;
4、正极层;
5、固态电解质层,所述固态电解质层的厚度为10~40um;
6、负极层,所述负极层的材料为锂金属;
7、负极集流体。
8、在本申请的一些实施例中,所述固态电解质为陶瓷电解质或复合电解质。
9、在本申请的一些实施例中,所述陶瓷电解质为磷酸钛铝锂、锂镧锆氧、锂镧锆钛氧、锂磷硫氯、锂锗磷硫中的至少一种。
10、在本申请的一些实施例中,所述复合电解质的材料包括所述陶瓷电解质,并且还包括聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯中的至少一种。
11、在本申请的一些实施例中,所述负极层为锂金属薄膜,所述锂金属薄膜的厚度为5~35um;和/或,
12、所述正极层的正极活性材料为钴酸锂、三元正极材料、镍锰酸锂、富锂锰基材料、钛酸锂、氟磷酸钒钠、磷酸钒钠、普鲁士蓝中的至少一种;和/或,
13、所述正极层的厚度为55~65um;和/或,
14、所述正极集流体为复合铝箔集流体;和/或,
15、所述正极集流体的厚度为9~12um;和/或,
16、所述负极集流体为铜箔、复合铜箔集流体、导电碳纸中的任意一种;和/或,
17、所述负极集流体的厚度为6~10um。
18、第二方面,本申请实施例提供第一方面任一实施例所述的超薄柔性锂电池的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
19、提供正极活性材料、粘接剂、导电剂,将正极活性材料、粘接剂、导电剂混合均匀,得到正极材料;
20、将所述正极材料设置到正极集流体上,形成正极层;
21、在所述正极层上设置固态电解质后,对所述固态电解质进行辊压处理,得到固态电解质层;
22、以金属锂为材料在负极集流体上制备负极层;
23、将所述负极层与所述固态电解质层贴合,得到所述超薄柔性锂电池。
24、在本申请的一些实施例中,所述将正极活性材料、粘接剂、导电剂混合均匀,所述正极活性材料、粘接剂、导电剂的质量比为96:2:2。
25、在本申请的一些实施例中,所述将所述正极材料设置到正极集流体上,所述正极材料通过喷涂、沉积、涂布中的任意一种方法设置到正极集流体上。
26、在本申请的一些实施例中,所述在所述正极层上设置固态电解质,所述固态电解质通过第一方法或第二方法设置到所述正极层上,
27、所述第一方法包括如下步骤:
28、将所述固态电解质与溶剂混合,得到电解质浆料;
29、将所述电解质浆料喷涂到所述正极层上,并通过控制喷涂次数调控所述固态电解质的厚度,
30、所述第二方法包括如下步骤:
31、将所述固态电解质与溶剂混合,得到电解质浆料;
32、将所述电解质浆料通过热溶剂浇铸涂敷到所述正极层上,并通过对所述固态电解质进行刮削处理调控所述固态电解质的厚度。
33、在本申请的一些实施例中,所述以金属锂为材料在负极集流体上制备负极层,通过第三方法或第四方法实施,
34、所述第三方法包括如下步骤:
35、将锂金属熔融后涂敷于所述负极集流体表面,
36、所述第四方法包括如下步骤:
37、通过真空蒸镀在所述负极集流体表面沉积锂金属。
38、本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点:
39、本申请实施例提供的超薄柔性锂电池,通过将固态电解质层的厚度设置为10~40um,固态电解质层有足够的厚度可以有效避免被锂枝晶刺穿导致电池短路,同时还可以保证所述超薄柔性锂电池的内阻较低。
技术特征:1.一种超薄柔性锂电池,其特征在于,所述超薄柔性锂电池包括依序层叠设置的:
2.根据权利要求1所述的超薄柔性锂电池,其特征在于,所述固态电解质为陶瓷电解质或复合电解质。
3.根据权利要求2所述的超薄柔性锂电池,其特征在于,所述陶瓷电解质为磷酸钛铝锂、锂镧锆氧、锂镧锆钛氧、锂磷硫氯、锂锗磷硫中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的超薄柔性锂电池,其特征在于,所述复合电解质的材料包括所述陶瓷电解质,并且还包括聚环氧乙烷、聚乙烯醇、聚偏氟乙烯中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的超薄柔性锂电池,其特征在于,所述负极层为锂金属薄膜,所述锂金属薄膜的厚度为5~35um;和/或,
6.如权利要求1~5中任意一项所述的超薄柔性锂电池的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
7.根据权利要求5所述的超薄柔性锂电池的制备方法,其特征在于,所述将正极活性材料、粘接剂、导电剂混合均匀,所述正极活性材料、粘接剂、导电剂的质量比为96:2:2。
8.根据权利要求5所述的超薄柔性锂电池的制备方法,其特征在于,所述将所述正极材料设置到正极集流体上,所述正极材料通过喷涂、沉积、涂布中的任意一种方法设置到正极集流体上。
9.根据权利要求5所述的超薄柔性锂电池的制备方法,其特征在于,所述在所述正极层上设置固态电解质,所述固态电解质通过第一方法或第二方法设置到所述正极层上,
10.根据权利要求5所述的超薄柔性锂电池的制备方法,其特征在于,所述以金属锂为材料在负极集流体上制备负极层,通过第三方法或第四方法实施,
技术总结本申请涉及一种超薄柔性锂电池,所述超薄柔性锂电池包括依序层叠设置的:正极集流体;正极层;固态电解质层,所述固态电解质层的厚度为10~40um;负极层,所述负极层的材料为锂金属;负极集流体。本申请通过将固态电解质层的厚度设置为10~40um,固态电解质层有足够的厚度可以有效避免被锂枝晶刺穿导致电池短路,同时还可以保证所述超薄柔性锂电池的内阻较低。技术研发人员:李宇航,谢杨,陈东,张薇,肖梦简受保护的技术使用者:东风汽车集团股份有限公司技术研发日:技术公布日:2025/1/6本文地址:https://www.jishuxx.com/zhuanli/20250110/354326.html
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