CN110137563A - 一种硫化铜固态电池及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种硫化铜固态电池，所述正极和负极之间设置有用于导通正极和负极的固态电解质导体，所述固态电解质导体为硫化铜、镓、以及凝胶的混合物，所述硫化铜、镓、以及凝胶的质量比为7.5～11：0.7～1.6：1～2.4，此混合物为膏状；所述硫化铜固态电池的制作方法为先将硫化铜与镓混合搅拌，再加入凝胶搅拌，通过涂胶机将混合物涂覆于正极和负极上，利用常规锂电池生产设备进行卷绕、切割。本发明通过将硫化铜、镓以及凝胶按照一定质量比混合，将混合物涂覆于正极和负极上，通过常规锂电池的生产设备，将负极与正极之间设置隔膜后进行卷绕、切割，电池导电体为固态形状，使用安全，且能量密度大。

Description

一种硫化铜固态电池及其制作方法
技术领域
本发明涉及电池及其制作方法领域，尤其涉及的是一种硫化铜固态电池及其制作方法。
背景技术
现有技术中，大部分锂电池由于材料密度问题，能量密度难以大幅提高，在电动汽车续航问题上难以突破，且电池中的媒介物为可燃性电解液，使用过程中由于碰撞，容易造成电解液泄露而发生危险。
因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种能量密度大、使用安全、生产简单的硫化铜固态电池及其制作方法。
本发明的技术方案如下：一种硫化铜固态电池，包括正极和负极，所述正极和负极之间设置有用于导通正极和负极的固态电解质导体，所述固态电解质导体为硫化铜、镓、以及电解液的混合物，所述混合物为膏状，所述硫化铜、镓、以及电解液的质量比为7.5～11：0.7～1.6：1～2.4。
采用上述技术方案，所述的硫化铜固态电池中，所述电解液为凝胶。
采用上述各个技术方案，所述的硫化铜固态电池中，所述硫化铜、镓、以及凝胶的质量比为9：1：1.5。
采用上述各个技术方案，所述的硫化铜固态电池中，所述固态电解质导体厚度为170～310μm。
采用上述各个技术方案，所述的硫化铜固态电池中，所述固态电解质导体厚度为210μm。
一种制作所述硫化铜固态电池的方法，制作步骤为：
1)、将硫化铜和镓按照质量比加入至体积为0.5mm3的密封容器中混合；
2)、将密封容器中的温度设定在10～23℃；
3)、将密封容器中的混合物搅拌45min；
4)、按照质量比加入电解液，并搅拌30min；
5)、将搅拌好的混合物通过涂胶机涂覆在正极和负极上；
6)、将涂覆有混合物的负极和正极组装，通过卷绕机的卷绕和切片机的切片，得到上述硫化铜固态电池。
采用上述各个技术方案，本发明通过将硫化铜、镓以及凝胶按照一定质量比混合，将混合物涂覆于正极和负极上，通过常规锂电池的生产设备，将负极与正极组装后进行卷绕、切割，电池导电体为固态形状，使用安全，且能量密度大。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的正极和负极之间设置有隔膜的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明进行详细说明。
如图1，本实施例提供了一种硫化铜固态电池，包括正极1和负极2，所述正极1和负极2之间设置有用于导通正极1和负极2的固态电解质导体3，所述固态电解质导体3为硫化铜、镓、以及电解液的混合物，所述混合物为膏状，所述硫化铜、镓、以及电解液的质量比为7.5～11：0.7～1.6：1～2.4，此质量比之下的电池导电率在1.2×10-6S cm-1至6.8×10-2Scm-1之间变化。
其中，正极1为钴酸锂材料，负极2为石墨，正极1与负极2之间设置的导电介质为固态电解质导体3，用于混合硫化铜和镓的电解液为凝胶。当然，电解液不仅仅局限于凝胶，还可以是其他用于混合硫化铜和镓，并能使混合物呈膏状的电解液。在硫化铜、镓、以及凝胶的不同质量比之下，整个电池的导电率也不尽相同。一般来讲，凝胶比例占比过多，则整个电解质极易成为流状态；而凝胶比例占比过小，则固态电解质导体3不能均匀涂覆在正极1和负极2上，制成的电池电阻极大。
为了既保证电池导电介质呈固态状，又能保证电池导电介质的导电率最佳，所述硫化铜、镓、以及凝胶的质量比为9：1：1.5。此质量比之下的导电介质呈固态状，且导电率最佳，为6.4×10-2S cm-1，电池容量为230Amhg-1。
进一步的，为了使电池保持良好的导电率和电池容量，所述固态电解质导体3厚度为170～310μm，电池容量在120-230Amhg-1之间，其中，所述固态电解质导体3最佳的厚度为210μm。
采用上述各个技术方案，制作所述硫化铜固态电池的方法，制作步骤为：
1)、将硫化铜和镓按照质量比加入至体积为0.5mm3的密封容器中混合，此过程需保持空气干燥；
2)、将密封容器中的温度设定在10～23℃；
3)、将密封容器中的混合物搅拌45min；
4)、按照质量比加入电解液，并搅拌30min；
5)、将搅拌好的混合物通过涂胶机涂覆在正极1和负极2上，涂覆厚度为210μm；
6)、将涂覆有混合物的负极2和正极1组装，通过卷绕机的卷绕和切片机的切片，制成上述硫化铜固态电池，制成的硫化铜固态电池形状可以为方形、圆柱形、以及硬壳状等结构。
如图2，需要说明色是，本实施例中，正极与负极之间同样可以设置隔膜，可以将硫化铜、镓、以及凝胶的混合物涂覆在隔膜的两侧，然后再将正极和负极设置在隔膜两侧，组装好后再进行卷绕、切片。或者说，可以将硫化铜、镓、以及凝胶的混合物寄涂覆在隔膜两侧，也分别在正极和负极上涂覆混合物，然后再将涂覆有混合物的正极、负极、以及隔膜进行组装，最后进行卷绕、切片。因此，对于正极和负极之间是否需要设置隔膜4，以及对于硫化铜、镓、以及凝胶的混合物具体如何涂覆在正极、负极或者隔膜上，本实施例不做过多的要求，仅根据实际生产需求而定。
采用上述各个技术方案，本发明通过将硫化铜、镓以及凝胶按照一定质量比混合，将混合物涂覆于正极和负极上，通过常规锂电池的生产设备，将负极与正极组装后进行卷绕、切割，电池导电体为固态形状，使用安全，且能量密度大，本发明可提高电池能量密度300～700，提高电池的使用时长。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种硫化铜固态电池，包括正极和负极，其特征在于：所述正极和负极之间设置有用于导通正极和负极的固态电解质导体，所述固态电解质导体为硫化铜、镓、以及电解液的混合物，所述混合物为膏状，所述硫化铜、镓、以及电解液的质量比为7.5～11：0.7～1.6：1～2.4。
2.根据权利要求1所述的硫化铜固态电池，其特征在于：所述电解液为凝胶。
3.根据权利要求2所述的硫化铜固态电池，其特征在于：所述硫化铜、镓、以及凝胶的质量比为9：1：1.5。
4.根据权利要求3所述的硫化铜固态电池，其特征在于：所述固态电解质导体厚度为170～310μm。
5.根据权利要求4所述的硫化铜固态电池，其特征在于：所述固态电解质导体厚度为210μm。
6.一种制作权利要求1～5任一硫化铜固态电池的方法，其特征在于：制作步骤为：
1)、将硫化铜和镓按照质量比加入至体积为0.5mm3的密封容器中混合；
2)、将密封容器中的温度设定在10～23℃；
3)、将密封容器中的混合物搅拌45min；
4)、按照质量比加入电解液，并搅拌30min；
5)、将搅拌好的混合物通过涂胶机涂覆在正极和负极上；
6)、将涂覆有混合物的负极和正极组装，通过卷绕机的卷绕和切片机的切片，得到所述硫化铜固态电池。
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