CN108574119B - 一种全固态电池一体化模块的制备方法 - Google Patents

一种全固态电池一体化模块的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及全固态电池技术领域，公开了一种全固态电池一体化模块的制备方法，其主要通过固态电解质、电极和集流体同步涂覆，同步固化来制成一体化模块，这样不仅减少了操作步骤，同时各部分是形成一体的，这样也就减少了界面数量，弱化了界面阻抗的影响，而且还可以降低固态电解质厚度,从而有利于提高全固态电池的生产效率和电性能。

Description

一种全固态电池一体化模块的制备方法
技术领域
本发明涉及全固态电池技术领域，特别涉及一种全固态电池一体化模块的制备方法。
背景技术
近几年，全球新能源汽车产业取得爆发性增长，受益于电动汽车的爆发式发展，动力电池需求快速增长，结合3C数码类以及储能类电池，未来市场空间巨大。目前已经公认将固态电池作为下一代电池技术路线准备，固态电池采用固体电质来替代传统有机液体电解质。相比于传统液态电池，不易燃烧、不易爆炸、高温性能更好、无胀气、无电解液泄露，提高了安全性能。因而，固态电池成为了电池的终极目标，更符合电动汽车和规模储能领域未来发展的需求。
固态电池的研发产业化持续升温，但受到关键材料固态电解质以及电极制备工艺复杂等问题的制约，目前缺乏完善的固态电池的制备工艺及专用设备，尚无产品的量产。且传统固态电池中的电池芯是依次叠合呈正极集流体、正极材料、固态电解质、负极材料和负极集流体结构的，同时，每一层是单独生产出来之后在贴合于一起的，因而界面是比较明显的，从而界面阻抗也比较的大。并且，相对于常规液态电池,需要额外工序以及空间来制备固态电解质薄膜.整个生产过程也比较的费时,无法与现有液态电池制备条件匹配,降低全固态电池制备效率,增加制备成本。要实现全固态电池的产业化,只有导入先进的制备模式,一方面可以实现模块化生产,另一方面可以降低成本.
发明内容
本发明的目的在于提供一种一体电极模块的制备方法，理念是其将电极与固态电解质制成模块化，方便了与普通对电极进行配对，这样大大降低了生产成本，提高了生产效率，同时，也减少了电池芯的界面阻抗，并降低了固态电解质厚度,提升了所制得的全固态电池整体的电性能。
本发明的上述目的是通过以下技术方案得以实现的：一种全固态电池一体化模块制备方法，包括以下步骤:
步骤一：在干燥气体的情况下，将炭黑、电极材料、碱金属盐、聚合物基体以及无水溶剂进行真空搅拌，得到浆料一，浆料一的固含量为60～90vol％；
步骤二：在干燥气体的情况下，将碱金属盐、聚合物基体以及无水溶剂进行真空搅拌，得到浆料二，浆料二的固含量为30～60vol％；
步骤三：将浆料一与浆料二依次先后均涂布于集流体的两侧，之后同步于80～100oC下干燥1～8小时，之后同步辊压、同步卷绕，得到依次为固态电解质、电极、集流体、电极和固态电解质的一体化模块。
通过采用上述技术方案，一方面全固态电池一体化模块所有材料只需要一次性涂覆一次性干燥烘烤，就能够制得，从而不仅节省了干燥所需能耗，还省去了固态电解质大面积流延场所以及将固态电解质揭下来的步骤。而且，在后续组装成电池芯的过程中，只要一体化模块上叠放上常规对电极，将两层结构通过卷绕或者层叠就能够制成全固态电池芯了。最终，有效地提高了电池芯的生产效率。
优选为，按质量份数计，所述浆料一按质量份数计，包括1～2份炭黑、7～9份电极活性材料、0.2～2份碱金属盐和1～5份聚合物基体；所述浆料二包括碱金属盐0.2～2份和1～5份聚合物基体。
优选为，所述电极活性材料可以为正极活性材料和负极活性材料的任意一种。
优选为，所述正极活性材料可以为锂离子电极材料和钠离子电极材料中的一种，所述负极活性材料可以为金属锂电极、双面石墨基电极、双面硅碳复合电极、金属钠电极和双面硬碳电极中的任意一种。
优选为，所述锂离子电极材料可以为LFP、NCA、NCM和富锂中的任意一种。
优选为，所述钠离子电极材料可以为NaxMO2和NaxM(CN)6的任意一种，且M可以为Ni、Mn、Fe、Co和Cu的任意一种。
优选为，所述聚合物基体可以为聚氧乙烯基、聚碳酸酯基、聚硅氧烷基和聚合物锂单离子导体中的任意一种或几种的混合物。
优选为，所述碱金属盐可以为锂盐和钠盐的任意一种，所述锂盐可以为LiN(SO2CF3)2、LiClO4、LiSO2CF3和LiB(C2O4)2中的任意一种或几种的混合物，所述钠盐可以为NaN(SO2CF3)2、NaClO4、NaSO2CF3和NaB(C2O4)2中的任意一种或几种的混合物。
优选为，所述无水溶剂可以为乙腈、四氢呋喃、乙二醇二甲醚、N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或几种的混合物。
优选为，步骤三中浆料二涂覆的厚度为20～30μm。
通过采用上述技术方案，由于浆料二内部还含有无水溶剂，当在涂覆的时候，使浆料二的厚度达到20～30μm，这样等到浆料二干燥固化之后，其所得到的固态电解质的厚度就会达到5～10μm。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1.用本发明的全固态电池的一体化模块的制备方法，制得的一体化模块和对电极组合而成的电池芯存在的界面较少，从而也就减少了部分的界面阻抗；
2.在生产的过程中，固态电解质、电极以及集流体是一起同步进行涂覆、同步进行干燥，极大简化制备流程，从而也就提高了全固态电池整体的生产效率，降低了能耗以及生产成本；
3.一体化模块的制备方法相对于传统固态电池芯的生产方法而言，还省去了将电极和电解质单独涂覆或流延、展开、干燥、摆放的步骤，从而也就减少了生产所需的面积，从而也就降低了生产成本；
4.该模块化制备方法可与现有液态电池部分工艺兼容，不需要额外投资昂贵的基础设施，可促进全固态电池的规模产业化；
5.固态电解质的厚度能够生产地较薄，从而有利于降低电池芯的内阻，提高了电池整体的电性能。
附图说明
图1是全固态电池一体化模块的制备流程图。
具体实施方式
以下结合附图1对本发明作进一步详细说明。
实施例一：
一种全固态电池一体化模块的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在干燥气体的情况下，将8份LFP，1.5份炭黑，1.1份LiB(C2O4)2，3份聚氧乙烯基加入到乙腈中，搅拌均匀后获得浆料一，调整乙腈含量至固含量为75vol％；
步骤二：在干燥气体的情况下，将3份聚氧乙烯基和1.1份LiB(C2O4)2，加入到乙腈中，继续搅拌均匀获得浆料二，调整乙腈含量至固含量为45vol％；步骤三：将浆料一与前置辊筒组对应，将浆料二与后置辊筒组对应；
步骤四：前置辊筒组将浆料一涂覆于集流体两侧，且浆料一的涂覆厚度为为70μm，后置辊筒组将浆料二涂覆于集流体两侧的浆料一表面上，且浆料二的涂覆厚度为95μm，得到预制化模块
步骤五：将预制化模块经同步90℃温度干燥6h之后，再同步辊压，得到片状的结构为固态电解质/电极/集流体/电极/固态电解质的一体化模块；
此处，取用50μm锂金属作为负极，与上述一体化模块铺平，经卷绕得到全固态电池电芯,之后在组装成全固态电池。此处，固态电解质干燥后的厚度大约为7μm。
实施例二：
一种一体化模块的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在干燥气体的情况下，将9份NCA，2份炭黑，2份LiN(SO2CF3)2，5份聚碳酸酯基加入到四氢呋喃中，搅拌均匀后获得浆料一，调整四氢呋喃含量至固含量为90vol％；
步骤二：在干燥气体的情况下，将5份聚碳酸酯基和2份LiN(SO2CF3)2，加入到四氢呋喃中，继续搅拌均匀获得浆料二，调整四氢呋喃含量至固含量为60vol％；
步骤三：将浆料一与前置辊筒组对应，将浆料二与后置辊筒组对应；
步骤四：前置辊筒组将浆料一涂覆于集流体两侧，且浆料一的涂覆厚度为为50μm，后置辊筒组将浆料二涂覆于集流体两侧的浆料一表面上，且浆料二的涂覆厚度为80μm，得到预制化模块；
步骤五：将预制预制化模块经同步100℃温度干燥8h之后，再同步辊压，得到片状的结构为固态电解质/电极/集流体/电极/固态电解质的一体化模块；
此处，9份石墨，2份炭黑，2份LiN(SO2CF3)2和5份聚碳酸酯基加入到四氢呋喃中混匀，并将其涂覆在铜箔上，与上述一体化模块铺平，经重复层叠得到全固态电池电芯,之后在组装成全固态电池。此处，固态电解质干燥后的厚度大约为10μm，集流体为铝箔。
实施例三：
一种一体化模块的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在干燥气体的情况下，将7份NCM，1份炭黑，0.2份LiClO4，1份聚硅氧烷基加入到乙二醇二甲醚中，搅拌均匀后获得浆料一，调整乙二醇二甲醚含量至固含量为60vol％；步骤二：在干燥气体的情况下，将1份聚硅氧烷基和0.2份LiClO4，加入到乙二醇二甲醚中，继续搅拌均匀获得浆料二，调整乙二醇二甲醚含量至固含量为30vol％；
步骤三：将浆料一与前置辊筒组对应，将浆料二与后置辊筒组对应；
步骤四：前置辊筒组将浆料一涂覆于集流体两侧，且浆料一的涂覆厚度为70μm，后置辊筒组将浆料二涂覆于集流体两侧的浆料一表面上，且浆料二的涂覆厚度为90μm，得到预制化模块；
步骤五：将预制化模块经同步80℃温度干燥1h之后，再同步辊压，得到片状的结构为固态电解质/电极/集流体/电极/固态电解质的一体化模块；
此处，7份石墨，1份炭黑，0.2份LiClO4和1份聚碳酸酯基加入到乙二醇二甲醚中混匀，并将其涂覆在铜箔上，与上述一体化模块铺平，经卷绕得到全固态电池电芯,之后在组装成全固态电池。此处，固态电解质干燥后的厚度大约为5μm，集流体为铝箔。
实施例四：
一种一体化模块的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在干燥气体的情况下，将7份富锂，1.5份炭黑，2份LiSO2CF3，5份聚合物锂单离子导体加入到N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀后获得浆料一，调整N-甲基吡咯烷酮含量至固含量为60vol％；
步骤二：在干燥气体的情况下，将5份聚合物锂单离子导体和0.2份LiSO2CF3，加入到N-甲基吡咯烷酮中，继续搅拌均匀获得浆料二，调整N-甲基吡咯烷酮含量至固含量为60vol％；步骤三：将浆料一与前置辊筒组对应，将浆料二与后置辊筒组对应；
步骤四：前置辊筒组将浆料一涂覆于集流体两侧，且浆料一的涂覆厚度为50μm，后置辊筒组将浆料二涂覆于集流体两侧的浆料一表面上，且浆料二的涂覆厚度为25μm，得到预制化模块；
步骤五：将预制化模块经同步80℃温度干燥6h之后，再同步辊压，得到片状的结构为固态电解质/电极/集流体/电极/固态电解质的一体化模块；
此处，7份石墨，1.5份炭黑，2份LiSO2CF3和1份聚合物锂单离子导体加入到N-甲基吡咯烷酮中混匀，并将其涂覆在铜箔上，与上述一体化模块铺平，经重复层叠得到全固态电池电芯,之后在组装成全固态电池。此处，固态电解质干燥后的厚度大约为7μm，集流体为铝箔。
实施例五：
一种一体化模块的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在干燥气体的情况下，将9份石墨，1份炭黑，1.1份LiN(SO2CF3)2，0.9份LiClO4和3份聚碳酸酯基加入到乙腈中，搅拌均匀后获得浆料一，调整乙腈含量至固含量为90vol％；步骤二：在干燥气体的情况下，将3份聚碳酸酯基，1.1份LiN(SO2CF3)2和0.9份LiClO4，加入到乙腈中，继续搅拌均匀获得浆料二，调整乙腈含量至固含量为45vol％；
步骤三：将浆料一与前置辊筒组对应，将浆料二与后置辊筒组对应；
步骤四：前置辊筒组将浆料一涂覆于集流体两侧，且浆料一的涂覆厚度为90μm，后置辊筒组将浆料二涂覆于集流体两侧的浆料一表面上，且浆料二的涂覆厚度为30μm，得到预制化模块；
步骤五：将预制化模块经同步80℃温度干燥6h之后，再同步辊压，得到片状的结构为固态电解质/电极/集流体/电极/固态电解质的一体化模块；
此处，7份双面LFP，1份炭黑，1.1份LiN(SO2CF3)2，0.9份LiClO4和3份聚碳酸酯基加入到乙腈中混匀，并将其涂覆在铝箔上，与上述一体化模块铺平，经卷绕得到全固态电池电芯,之后在组装成全固态电池。此处，固态电解质干燥后的厚度大约为10μm，集流体为铜箔。
实施例六：
一种一体化模块的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在干燥气体的情况下，将8份硅碳材料，1.5份炭黑，0.6份LiSO2CF3，0.5份LiB(C2O4)2，2份聚氧乙烯基和2份聚硅氧烷基加入到乙腈和N-甲基吡咯烷酮的混合液(体积比为1:1的)中，搅拌均匀后获得浆料一，调整乙腈和N-甲基吡咯烷酮的混合液(体积比为1:1的)含量至固含量为75vol％；
步骤二：在干燥气体的情况下，将2份聚氧乙烯基，2份聚硅氧烷基，0.6份LiSO2CF3和0.5份LiB(C2O4)2，加入到乙腈和N-甲基吡咯烷酮的混合液(体积比为1:1的)中，继续搅拌均匀获得浆料二，调整乙腈和N-甲基吡咯烷酮的混合液(体积比为1:1的)含量至固含量为60vol％；
步骤三：将浆料一与前置辊筒组对应，将浆料二与后置辊筒组对应；
步骤四：前置辊筒组将浆料一涂覆于集流体两侧，且浆料一的涂覆厚度为70μm，后置辊筒组将浆料二涂覆于集流体两侧的浆料一表面上，且浆料二的涂覆厚度为20μm，得到预制化模块；
步骤五：将预制化模块经同步90℃温度干燥1h之后，再同步辊压，得到片状的结构为固态电解质/电极/集流体/电极/固态电解质的一体化模块；
此处，8份双面NCA，2份炭黑，0.6份LiSO2CF3，0.5份LiB(C2O4)2，2份聚氧乙烯基和2份聚硅氧烷基加入到乙腈和N-甲基吡咯烷酮的混合液(体积比为1:1的)中混匀，并将其涂覆在铝箔上，与上述一体化模块铺平，经重复层叠得到全固态电池电芯，之后在组装成全固态电池。此处，固态电解质干燥后的厚度大约为6μm，集流体为铜箔。
实施例七：
一种一体化模块的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在干燥气体的情况下，将8份NaxNiO2，1份炭黑，0.6份NaN(SO2CF3)2，0.5份NaClO4，2份聚碳酸酯基和2份聚合物锂单离子导体加入到四氢呋喃和乙二醇二甲醚的混合液(体积比为1:1的)中，搅拌均匀后获得浆料一，调整四氢呋喃和乙二醇二甲醚的混合液(体积比为1:1的)含量至固含量为60vol％；
步骤二：在干燥气体的情况下，将2份聚碳酸酯基，2份聚合物锂单离子导体，0.6份NaN(SO2CF3)2和0.5份NaClO4，加入到四氢呋喃和乙二醇二甲醚的混合液(体积比为1:1的)中，继续搅拌均匀获得浆料二，调整四氢呋喃和乙二醇二甲醚的混合液(体积比为1:1的)含量至固含量为45vol％；
步骤三：将浆料一与前置辊筒组对应，将浆料二与后置辊筒组对应；
步骤四：前置辊筒组将浆料一涂覆于集流体两侧，且浆料一的涂覆厚度为50μm，后置辊筒组将浆料二涂覆于集流体两侧的浆料一表面上，且浆料二的涂覆厚度为30μm，得到预制化模块；
步骤五：将预制化模块经同步80℃温度干燥8h之后，再同步辊压，得到片状的结构为固态电解质/电极/集流体/电极/固态电解质的一体化模块；
此处，8份钠金属作为负极，与上述一体化模块铺平，经卷绕得到全固态电池电芯，之后在组装成全固态电池。此处，固态电解质干燥后的厚度大约为10μm，集流体为铝箔。并且，M还可以为Mn、Fe、Co和Cu中的一种。
实施例八：
一种一体化模块的制备方法，包括以下步骤：
步骤一：在干燥气体的情况下，将9份NaxMn(CN)6，1.5份炭黑，0.9份NaSO2CF3，1.1份NaB(C2O4)2，1份聚氧乙烯基和2份聚硅氧烷基加入到四氢呋喃和乙腈的混合液(体积比为1:1的)中，搅拌均匀后获得浆料一，调整四氢呋喃和乙腈的混合液(体积比为1:1的)含量至固含量为75vol％；
步骤二：在干燥气体的情况下，将1份聚氧乙烯基，2份聚硅氧烷基，0.9份NaSO2CF3和1.1份NaB(C2O4)2，加入到四氢呋喃和乙腈的混合液(体积比为1:1的)中，继续搅拌均匀获得浆料二，调整四氢呋喃和乙腈的混合液(体积比为1:1的)含量至固含量为60vol％；
步骤三：将浆料一与前置辊筒组对应，将浆料二与后置辊筒组对应；
步骤四：前置辊筒组将浆料一涂覆于集流体两侧，且浆料一的涂覆厚度为30μm，后置辊筒组将浆料二涂覆于集流体两侧的浆料一表面上，且浆料二的涂覆厚度为20μm，得到预制化模块；
步骤五：将预制化模块经同步100℃温度干燥6h之后，再同步辊压，得到片状的结构为固态电解质/电极/集流体/电极/固态电解质的一体化模块；
此处，8份双面硬碳材料，1.5份炭黑，0.9份NaSO2CF3，1.1份NaB(C2O4)2，1份聚氧乙烯基和2份聚硅氧烷基加入到四氢呋喃和乙腈的混合液(体积比为1:1的)中混匀，并将其涂覆在铜箔上，与上述一体化模块铺平，经重复层叠得到全固态电池电芯，之后在组装成全固态电池。此处，固态电解质干燥后的厚度大约为5μm，集流体为铝箔。并且，M还可以为Ni、Fe、Co和Cu中的一种。
对比例一：
步骤一：在干燥气体保护下，8份LFP，1.5份炭黑，1.1份LiB(C2O4)2和3份聚氧乙烯基，加入乙腈中，搅拌均匀获得浆料一，调整乙腈含量至固含量为75vol％；
步骤二：将浆料一均地刮涂在铝箔上，经辊压、烘干后，得到正极层；
步骤三：在干燥气体保护下，3份聚氧乙烯基和1.1份LiB(C2O4)2，加入到乙腈中，继续搅拌均匀获得浆料三，调整乙腈含量至固含量为45vol％；；
步骤四：将浆料三流延在大面积上光滑平面上蒸干溶剂后成膜，成膜后揭下来得到聚合物电解质薄膜，为了保证在揭膜的完整性，需要膜厚度高于50μm。
步骤五：在正极层上，层压上聚合物电解质薄膜，再层压金属锂负极，经卷绕后装入到外壳中组装成全固态电池。
对比例二：
步骤一：在干燥气体保护下，将7份富锂，1.5份炭黑，2份LiSO2CF3和5份聚合物锂单离子导体，加入N-甲基吡咯烷酮中，搅拌均匀获得浆料一，调整N-甲基吡咯烷酮含量至固含量为60vol％；
步骤二：将浆料一均匀地刮涂在铝箔上，烘干后，得到正极层；
步骤三：在干燥氩气保护下，将7份石墨，1.5份炭黑，2份LiClO4和1份聚合物锂单离子导体加入到N-甲基吡咯烷酮中混匀，得到浆料二；
步骤四：将浆料二均匀地刮涂在铜箔上，烘干后，得到负极层；
步骤五：将5份聚合物锂单离子导体与0.2份LiSO2CF3，加入N-甲基吡咯烷酮中，继续搅拌均匀获得溶液三，并调整N-甲基吡咯烷酮含量至固含量为60vol％；
步骤六：将浆料三流延在大面积上光滑平面上蒸干溶剂后成膜，成膜后揭下来得到聚合物电解质薄膜，为了保证在揭膜的完整性，需要膜厚度高于50μm；
步骤七：在正极层上，层压上聚合物电解质薄膜，再层压负极层组装成全固态电池。
对比例三：
步骤一：在干燥气体保护下，将9份NaxMn(CN)6，1.5份炭黑，2份LiSO2CF3，1.1份NaB(C2O4)2，1份聚氧乙烯基和2份聚硅氧烷基，加入四氢呋喃和乙腈的混合液(体积比为1:1的)中，搅拌均匀获得浆料一，调整四氢呋喃和乙腈的混合液(体积比为1:1的)含量至固含量为75vol％；步骤二：将浆料一均匀地刮涂在铝箔上，烘干后，得到正极层；
步骤三：在干燥氩气保护下，将8份双面硬碳材料，1.5份炭黑，0.9份NaSO2CF3，1.1份NaB(C2O4)2，1份聚氧乙烯基和2份聚硅氧烷基加入到四氢呋喃和乙腈的混合液(体积比为1:1的)中混匀，得到浆料二；
步骤四：将浆料二均匀地刮涂在铜箔上，烘干后，得到负极层；
步骤五：将1份聚氧乙烯基，2份聚硅氧烷基，0.9份NaSO2CF3和1.1份NaB(C2O4)2，加入到四氢呋喃和乙腈的混合液(体积比为1:1的)中，继续搅拌均匀获得溶液三，并四氢呋喃和乙腈的混合液(体积比为1:1的)含量至固含量为60vol％；
步骤六：将浆料三流延在大面积上光滑平面上蒸干溶剂后成膜，成膜后揭下来得到聚合物电解质薄膜，为了保证在揭膜的完整性，需要膜厚度高于50μm；
步骤七：在正极层上，层压上聚合物电解质薄膜，再层压负极层组装成全固态电池。
测试电池的性能：
在60℃条件下测试实施例一至实施例八，以及对比例一至对比例三的全固态电池容量保持率以及电池内阻的变化，如下表一所示，。
表一全固态电池容量保持率及电池内阻
Figure BDA0001669434350000111
Figure BDA0001669434350000121
从上表一中可以看出，本发明的全固态电池芯在1000次循环后容量保持率仍然比较的高。同时，将实施例一、实施例四和实施例八分别与对比例一至对比例三进行对比，可以看出本发明的全固态电池芯本身的内阻就比较的小，且1000次循环后电池内阻增大量较小，从而也就说明电池芯的界面阻抗也较小。因而，用本发明的全固态电池芯生产出来的全固态电池适合多领域进行使用。
另外，由于本发明的电极、电解质不需要单独进行铺展干燥，因而其相比于传统固态电池在生产过程中要少1.5倍的生产面积，从而也就减少了生产成本。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (10)

1.一种全固态电池一体化模块的制备方法，包括以下步骤:
步骤一：在干燥气体的情况下，将炭黑、电极材料、碱金属盐、聚合物基体以及无水溶剂进行真空搅拌，得到浆料一，浆料一的固含量为60～90vol%；
步骤二：在干燥气体的情况下，将碱金属盐、聚合物基体以及无水溶剂进行真空搅拌，得到浆料二，浆料二的固含量为30～60 vol%；
步骤三：将浆料一与浆料二依次先后均涂布于集流体的两侧，之后同步于80～100 oC下干燥1～8小时，之后同步辊压、同步卷绕，得到依次为固态电解质、电极、集流体、电极和固态电解质的一体化模块。
2.根据权利要求1所述的一种全固态电池一体化模块的制备方法，其特征在于：所述浆料一按质量份数计，包括1～2份炭黑、7～9份电极活性材料、0.2～2份碱金属盐和1～5份聚合物基体；所述浆料二包括碱金属盐0.2～2份和1～5份聚合物基体。
3.根据权利要求1或2所述的一种全固态电池一体化模块的制备方法，其特征在于：所述电极活性材料可以为正极活性材料和负极活性材料的任意一种。
4.根据权利要求3所述的一种全固态电池一体化模块的制备方法，其特征在于：所述正极活性材料可以为锂离子电极材料和钠离子电极材料中的任意一种，所述负极活性材料可以为石墨或硅碳材料。
5.根据权利要求4所述的一种全固态电池一体化模块的制备方法，其特征在于：所述锂离子电极材料可以为LFP、NCA、NCM和富锂中的任意一种。
6.根据权利要求4所述的一种全固态电池一体化模块的制备方法，其特征在于：所述钠离子电极材料可以为NaxMO2和NaxM(CN)6的任意一种，且M可以为Ni、Mn、Fe、Co和Cu的任意一种。
7.根据权利要求1或2所述的一种全固态电池一体化模块的制备方法，其特征在于：所述聚合物基体可以为聚氧乙烯基、聚碳酸酯基、聚硅氧烷基和聚合物锂单离子导体中的任意一种或几种的混合物。
8.根据权利要求1或2所述的一种全固态电池一体化模块的制备方法，其特征在于：所述碱金属盐可以为锂盐和钠盐的任意一种，所述锂盐可以为LiN(SO2CF3)2 、LiClO4、LiSO2CF3 和LiB(C2O4)2 中的任意一种或几种的混合物，所述钠盐可以为NaN(SO2CF3)2、NaClO4、NaSO2CF3和NaB(C2O4)2中的任意一种或几种的混合物。
9.根据权利要求1或2所述的一种全固态电池一体化模块的制备方法，其特征在于：所述无水溶剂可以为乙腈、四氢呋喃、乙二醇二甲醚和N-甲基吡咯烷酮中的任意一种或几种的混合物。
10.根据权利要求1所述的一种全固态电池一体化模块的制备方法，其特征在于：步骤三中浆料二涂布的厚度为20～30μm。
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CN103247823B (zh) * 2013-04-19 2016-02-24 清华大学 全固态锂离子电池及其制备方法
CN107742728B (zh) * 2017-10-31 2020-10-09 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种全固态锂电池中电解质/电极界面一体化构造工艺

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