CN110380116A - 一种全固态电池及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及全固态电池技术领域，具体公开了一种全固态电池及其制备方法。所述全固态电池包括正极片、负极片，以及位于所述正极片和负极片之间的固态电解质片，所述固态电解质片的材质为第一固态电解质材料，所述正极片的材质包含正极材料以及第二固态电解质材料。本发明的全固态电池提升了电池的本征特性和电化学性能，提高了固态电解质的离子传导率，而且制备工艺简单，具有可重复性和量产性，有重大的应用推广价值。

Description

一种全固态电池及其制备方法
技术领域
本发明涉及全固态电池技术领域，具体涉及一种全固态电池及其制备方法。
背景技术
新能源汽车对动力电池提出了更高的要求。车用动力锂电池，除需满足长续航里程和大功率充放电的要求外，安全性尤为重要。目前商用的锂离子电池，在短路情况发生时释放大量热量，会引燃有机电解液，产生爆炸隐患，显然难以广泛使用。即使是目前被认为最安全的特斯拉汽车，使用了复杂的电池管理系统和防护措施，仍在问世短短的几年内发生多次着火爆炸事故。此外，有机电解液还存在的问题包括：电化学窗口有限，难以兼容金属锂负极和新研发的高电势正极材料；锂离子并非唯一的载流子，在大电流通过时，电池内阻会因离子浓度梯度的出现而增加(浓差极化)，电池性能下降；工作温度有限(安全工作温度0～40℃)；与负极材料发生反应，生成solid electrolyte interphase(SEI)层，造成两种材料的持续消耗，使电池容量不断下降。
用固态电解质代替有机电解液，有望从根本上解决上述问题，这样形成的锂电池称为固态锂电池。固态锂电池，是一种使用固体电极材料和固体电解质材料，不含有任何液体的锂电池，主要包括全固态锂离子电池和全固态金属锂电池，差别在于前者负极不含金属锂，后者负极为金属锂。在目前各种新型电池体系中，固态电池采用全新固态电解质取代当前有机电解液和隔膜，具有高安全性、高体积能量密度，同时与不同新型高比能电极体系(如锂硫体系、金属-空气体系等)具有广泛适配性，可进一步提升质量能量密度，在提高安全性的同时增加续驶能力，从而有望成为下一代动力电池的解决方案。
CN 108352510A公开了一种全固态再充式锂电池，其包含a)阴极，其中所述阴极包含：a1)VS4和石墨烯的复合物；和a2)固体阴极电解质；和b)锂基阳极。该发明的ASSLRB呈现出高的初始放电容量、高的初始库伦效率、好的可逆容量、优异的循环稳定性、高的能量密度以及优异的安全性。然而，该固态电池始终是归于硫化物固态电解质的固态电池，在实际应用中抑制不了固态电解质中多硫化物的穿梭效应，而且固态电池的生产需要在氩气等惰性气氛下生产和保存，容易造成生产成本高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种全固态电池及其制备方法。
为实现上述目的，本发明采取以下的技术方案：
第一方面，本发明提供一种全固态电池，所述全固态电池包括正极片、负极片，以及位于所述正极片和负极片之间的固态电解质片，所述固态电解质片的材质为第一固态电解质材料，所述正极片的材质包含正极材料以及第二固态电解质材料。
本发明的全固态电池中，固态电解质材料不仅存在于固态电解质片中，还分散于正极片中。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为对本发明提供的技术方案的限制，通过以下优选的技术方案，可以更好的达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
优选地，所述第一固态电解质材料和第二固态电解质材料独立地包括：Li2xSnyBi2zSe(x+y+3z)，LimSinAlaObNb，Mg5SnBi2Se9、MgSnBi2Se5、Li6MoS5、Li2MoS3、Li2GaON或Li6Ga2N2O3中的任意一种或至少两种的组合，其中，0＜x＜10，0≤y＜10，0＜z＜10，m、n、a和b均为自然数，且0<m<20、0<n<10、0<a<10、0<b<10。
其中，所述x例如1、1.5、2、2.5、3、3.2、4、4.5、5、6、7、7.5、8或10等，所述y例如0、0.5、1、2、3、4、5、5.5、6、7、7.5、8、9、9.5或10等。所述z例如0.5、1、1.5、2、3、3.5、4、4.5、5、6、6.5、7、8、8.5、9或10等，当y为0时，代表Li2xSnyBi2zSe(x+y+3z)中不含Sn，而仅含有Li、Bi和Se元素；当y不为0时，代表Li2xSnyBi2zSe(x+y+3z)中含有Li、Bi、Sn和Se元素。
m、n、a和b均为自然数，自然数即大于等于0的整数。m例如1、2、3、4、5、6、8、10、12、15或19等，n例如1、2、4、5、7、8或9等，a例如1、2、3、4、5、7、8或9等，b例如2、3、4、5、7、8或9等。
本发明中所述Li2xSnyBi2zSe(x+y+3z)是一种硒化物固态电解质，Se本身的理论质量容量比S更低，理论体积容量和S差不多，具有化学惰性，与Li反应只生成Li2Se一种化合物，本发明基于Se的上述特点，通过引入Bi，解决了硫与锂形成的多硫化锂会造成穿梭效应的问题，结合Bi与Se的配合关系，形成拓扑结构的Bi2Se3，能够有效增加离子传输通道，进一步与Sn配合可以形成稳定的高压超导体SnBi2Sn4，有利于提升材料的电化学性能，相比于传统的硫化物固态电解质，其界面稳定性大幅提高，且具有较高的离子电导率，是一种理想的固态电解质材料。
本发明中，Li2xSnyBi2zSe(x+y+3z)的典型但非限制性的制备方法包括：对硒化物原料进行两步烧结，制备得到硒化物固态电解质。
优选地，所述硒化物原料为Li2Se和Bi2Se3，或者Li2Se、SnSe和Bi2Se3。
本发明中的LimSinAlaObNb是一种锂硅铝氧氮固态电解质，其具有石榴石或类似的晶体构，其中的Li、Si、Al分别能够发挥离子传导、界面稳定和化学保护的作用，充放电循环过程中会在正极接触表面形成Li2SiO3、LiAlO2缓冲层，在负极接触表面形成Li2O、Li3N保护层。因此，氧氮化合物LiSiAlON固态电解质，其具有较好的电化学稳定性和机械力学稳定性，应用于固态电池，既可以与正极材料形成稳定的界面，又可以与负极材料形成稳定的界面，兼顾了正负极的稳定性，还具有较宽的电化学窗口，是一种理想的固态电解质材料。
本发明中，LimSinAlaObNb的典型但非限制性的制备方法包括：以锂化合物、硅化合物和铝化合物为原料，进行两步烧结，制备得到LimSinAlaObNb固态电解质。
本发明中的Mg5SnBi2Se9和MgSnBi2Se5，具有与Li2xSnyBi2zSe(x+y+3z)的相似特征，特别适用于全固态镁电池。
本发明中，Mg5SnBi2Se9和/或MgSnBi2Se5的典型但非限制性的制备方法包括：对硒化物原料进行两步烧结，制备得到硒化物固态电解质。
本发明中的Li6MoS5和Li2MoS3是一种硫化物固态电解质，Mo元素以硫化物的形式引入二维层状MoS2，具有载流子迁移率高的显著特点；M元素以硫化物的形式的引入，能够稳定硫化物固态电解质的结构，增强硫化物在潮湿空气中的抵抗性。
本发明中，Li6MoS5和/或Li2MoS3的典型但非限制性的制备方法包括：对硫化物原料进行热处理，制备得到硫化物固态电解质。
优选地，所述硫化物原料为Li2S和MoS2。
本发明中的Li2GaON和Li6Ga2N2O3是一种氧氮化物固态电解质，本发明所述氧氮化物固态电解质具有氧氮双键的特性，其在充放电循环过程中能够在正极表面形成稳定的氧化物层，在负极表面形成氮化物的稳定保护层，与全固态电池的正负极材料间均形成稳定的界面，从而兼顾正负极的稳定性。以Li2O·GaN为例，其中包含锂、镓、氧、氮四种元素；在充放电循环过程中，其分解产生LiGaO2、Ga2O3在正极，Li3N、Li-Ga合金在负极。
本发明中，Li2GaON和/或Li6Ga2N2O3的典型但非限制性的制备方法包括：将锂化合物和金属氮化物混合，经两次烧结后得到所述氧氮化物固态电解质；
优选地，所述锂化合物包括氧化锂、碳酸锂、草酸锂、醋酸镍、甲酸锂、硝酸锂、柠檬酸锂或氢氧化锂中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述金属氮化物为氮化镓。
更优选地，所述Li2xSnyBi2zSe(x+y+3z)为Li10SnBi2Se9、Li3BiSe3或LiBiSe2中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述LimSinAlaObNb为Li12Si3Al2N6O6和/或Li13Si2Al3N6O6。
作为本发明所述方法的优选技术方案，所述正极片中，以正极材料和第二固态电解质材料的总质量为100％计，正极材料和第二固态电解质材料的质量比为(60％～70％):(30％～40％)，例如60％:40％、63％:37％、65％:35％或70％:30％等，选择于此范围的原因在于既能保证正极材料和第二固态电解质材料的充分界面接触，又能确保由正极材料提供的电池能量密度始终处于较高的数值
优选地，所述第一固态电解质材料为LimSinAlaObNb，所述第二固态电解质材料为LimSinAlaObNb。在正极片中引入LimSinAlaObNb类型的固态电解质材料，并配合LimSinAlaObNb类型的固态电解质材料制备固态电解质片，可以保证离子传导的一致性和延续性，并且适配于大多数材料的正负极。
优选地，所述正极材料包括磷酸铁锂、钴酸锂、钛酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、铬酸镁、硫或硒中的任意一种。
优选地，所述负极片的材质包括锂、镁、锂铝合金、锂铟合金、锂镓合金、锂锡合金或锡铋合金中的任意一种。
作为本发明所述全固态电池的一个优选技术方案，所述固态电解质片的材质为LimSinAlaObNb，所述正极片中的正极材料为镍钴铝酸锂，所述正极片中的第二固态电解质材料为LimSinAlaObNb，所述负极片为锂。此优选技术方案，由于LimSinAlaObNb具有高度的化学稳定性，不与锂反应，能够在正负极表面都形成稳定的界面，使组装成的固态电池具有最高的三元能量密度。
作为本发明所述全固态电池的又一个优选技术方案，所述固态电解质片的材质为Li2GaON和/或Li6Ga2N2O3，所述正极片中的正极材料为镍钴锰酸锂，所述正极片中的第二固态电解质材料为Li2GaON和/或Li6Ga2N2O3，所述负极片为锂镓合金。此优选技术方案，由于Ga为液态金属，在充放电中会释放，能够在正负极表面均形成充分接触的界面，使组装成的固态电池具有最低的界面阻抗，能够在高倍率电流下正常使用。
作为本发明所述全固态电池的又一个优选技术方案，，所述固态电解质片的材质为Mg5SnBi2Se9和/或MgSnBi2Se5，所述正极片中的正极材料为铬酸镁，所述正极片中的第二固态电解质材料为Mg5SnBi2Se9和/或MgSnBi2Se5，所述负极片为锡铋合金。此优选技术方案，固态电解质中包含了正负极的金属元素，专为全固态镁电池而设计，为下一代的全固态镁电池实际应用奠定了研究策略。
第二方面，本发明提供如第一方面所述的全固态电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)分别制备固态电解质片和正极片，所述固态电解质片的制备原料为第一固态电解质材料，所述正极片的制备原料包含正极材料以及第二固态电解质材料；
(2)将固态电解质片堆叠在正极片上面，一起热压烧结成型；
(3)将负极材料冷压在步骤(2)的烧结体上面，即形成全固态电池，其具有三明治结构。
本发明中，制备固态电解质片和正极片的顺序不作限定，本领域技术人员可以根据需要进行制备。
本发明的方法中，通过在正极片中引入第二固态电解质，然后利用热压工艺实现与固态电解质片的结合，最后冷压与负极材料结合形成负极片，正极片和固态电解质的结合采用热压的方式在于两种物质都能够承受一定的热，热压能够使它们之间接触得更紧密，降低界面阻抗；负极材料采用冷压的方式在于它们都是金属或合金，具有低熔点和延展性，冷压既可以使它们和固态电解质之间的界面充分接触，又不会使它们渗入到固态电解质内部造成电池短路。
优选地，所述固态电解质片的制备方法包括：将固态电解质粉末用火棉胶流延成膜，干燥后冲切成固态电解质片。
优选地，所述正极片的制备方法包括：将正极材料和第二固态电解质粉末混合后用火棉胶流延成膜，干燥后冲切成正极片。
优选地，步骤(2)所述热压的参数为：烧结压力275～350MPa，例如275MPa、285MPa、300MPa、310MPa、325MPa、340MPa或350MPa等；烧结温度300～400℃，例如300℃、320℃、340℃、360℃、380℃或400℃等；烧结时间10～20min，例如10min、13min、15min、18min或20min。此范围内的烧结压力、烧结温度和烧结时间能够确保烧结后的正极片和固态电解质之间形成致密的连接结构，无多余的火棉胶杂质残留，以免造成组装成固态电池后的内部界面阻抗大。
优选地，步骤(3)所述冷压的压力80～150MPa。
作为本发明所述方法的优选技术方案，所述方法包括以下步骤：
(1)将正极材料和固态电解质粉末混合后用火棉胶流延成膜；
(2)流延膜干燥后冲切成正极片待用；
(3)将固态电解质粉末用火棉胶流延成膜；
(4)流延膜干燥后冲切成固态电解质片；
(5)将固态电解质片堆叠在正极片上面一起热压烧结成型；
(6)将负极材料冷压在步骤(5)的烧结体上面即形成具有三明治结构的全固态电池。
与已有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明的有益效果是提升了全固态电池的本征性能和电化学性能，提高了固态电解质的离子传导率以及首次库伦效率，也相应地提升了电池的循环寿命和功率寿命，电池安全性能也得到了保障。而且，该全固态电池制备工艺简单，具有可重复性和量产性，有重大的应用推广价值。
附图说明
图1为实施例1制备得到的全固态电池结构图；
图2为实施例1制备得到的全固态电池首次库伦效率测试；
图3为实施例2制备得到的全固态电池结构图；
图4为实施例2制备得到的全固态电池首次库伦效率测试；
图5为实施例3制备得到的全固态电池结构图；
图6为实施例3制备得到的全固态电池首次库伦效率测试。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案作进一步清楚、完整地描述。需要说明的是，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例提供一种全固态电池，其制备方法包括：
(1)将70g镍钴铝酸锂(LiNi0.8Co0.1Al0.1O2)正极材料和30g Li13Si2Al3N6O6固态电解质粉末混合后用火棉胶流延成5mm厚的膜；
(2)流延膜干燥后冲切成直径10mm的正极片待用；
(3)将20g Li13Si2Al3N6O6固态电解质粉末用火棉胶流延成1mm厚的膜；
(4)流延膜干燥后冲切成直径10mm的固态电解质片；
(5)将固态电解质片堆叠在正极片上面一起热压烧结成型，烧结压力为300MPa，烧结温度为300℃，烧结时间为10min；
(6)将直径10mm、厚度2mm的锂负极材料在压片模具中冷压在步骤(5)的烧结体上面，压力为100MPa，卸压后即形成具有三明治结构的全固态电池(结构图见图1)。
对该全固态电池包装后作充放电的首次库伦效率测试，充放电倍率为0.1C，结果证实其电化学稳定性良好(图2)。
实施例2
本实施例提供一种全固态电池，其制备方法包括：
(1)将70g镍钴锰酸锂(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)正极材料和30g Li6Ga2N2O3固态电解质粉末混合后用火棉胶流延成5mm厚的膜；
(2)流延膜干燥后冲切成直径10mm的正极片待用；
(3)将20g Li6Ga2N2O3固态电解质粉末用火棉胶流延成1mm厚的膜；
(4)流延膜干燥后冲切成直径10mm的固态电解质片；
(5)将固态电解质片堆叠在正极片上面一起热压烧结成型，烧结压力为300MPa，烧结温度为300℃，烧结时间为10min；
(6)将直径10mm、厚度2mm的锂镓合金负极材料在压片模具中冷压在步骤(5)的烧结体上面，压力为100MPa，卸压后即形成具有三明治结构的全固态电池(结构图见图3)。
对该全固态电池包装后作充放电的首次库伦效率测试，结果证实其电化学稳定性良好(图4)。
实施例3
本实施例提供一种全固态电池，其制备方法包括：
(1)将70g铬酸镁正极材料和30g Mg5SnBi2Se9固态电解质粉末混合后用火棉胶流延成5mm厚的膜；
(2)流延膜干燥后冲切成直径10mm的正极片待用；
(3)将20g Mg5SnBi2Se9固态电解质粉末用火棉胶流延成1mm厚的膜；
(4)流延膜干燥后冲切成直径10mm的固态电解质片；
(5)将固态电解质片堆叠在正极片上面一起热压烧结成型，烧结压力为300MPa，烧结温度为300℃，烧结时间为10min；
(6)将直径10mm、厚度2mm的锡铋合金负极材料在压片模具中冷压在步骤(5)的烧结体上面，压力为100MPa，卸压后即形成具有三明治结构的全固态电池(结构图见图5)。
对该全固态电池包装后作充放电的首次库伦效率测试，结果证实其电化学稳定性良好(图6)。
实施例4
本实施例提供一种全固态电池，其制备方法包括：
(1)将65g磷酸铁锂正极材料和35g Li10SnBi2Se9固态电解质粉末混合后用火棉胶流延成6mm厚的膜；
(2)流延膜干燥后冲切成直径15mm的正极片待用；
(3)将25g Li10SnBi2Se9固态电解质粉末用火棉胶流延成1.5mm厚的膜；
(4)流延膜干燥后冲切成直径15mm的固态电解质片；
(5)将固态电解质片堆叠在正极片上面一起热压烧结成型，烧结压力为320MPa，烧结温度为350℃，烧结时间为8min；
(6)将直径15mm、厚度2mm的锂负极材料在压片模具中冷压在步骤(5)的烧结体上面，压力为125MPa，卸压后即形成具有三明治结构的全固态电池。
对该全固态电池包装后作充放电的首次库伦效率测试，结果证实其电化学稳定性良好。
实施例5
本实施例提供一种全固态电池，其制备方法包括：
(1)将60g钴酸锂正极材料和40g Li2MoS3固态电解质粉末混合后用火棉胶流延成6mm厚的膜；
(2)流延膜干燥后冲切成直径12mm的正极片待用；
(3)将20g Li2MoS3固态电解质粉末用火棉胶流延成1.5mm厚的膜；
(4)流延膜干燥后冲切成直径12mm的固态电解质片；
(5)将固态电解质片堆叠在正极片上面一起热压烧结成型，烧结压力为290MPa，烧结温度为375℃，烧结时间为15min；
(6)将直径12mm、厚度1.5mm的锂负极材料在压片模具中冷压在步骤(5)的烧结体上面，压力为100MPa，卸压后即形成具有三明治结构的全固态电池。
对该全固态电池包装后作充放电的首次库伦效率测试，结果证实其电化学稳定性良好。
实施例6
除了步骤(1)将50g镍钴铝酸锂正极材料和50g Li13Si2Al3N6O6固态电解质粉末混合外，其他内容与实施例1相同。
对该全固态电池包装后作充放电的首次库伦效率测试，结果显示能量密度下降，充放电效率降低。
对比例1
除步骤(1)不加入Li13Si2Al3N6O6固态电解质粉末外，其他内容与实施例1相同。
结果是正极材料之间不能形成有效导通，不具备电池表征性能。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细方法，但本发明并不局限于上述详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种全固态电池，其特征在于，所述全固态电池包括正极片、负极片，以及位于所述正极片和负极片之间的固态电解质片，所述固态电解质片的材质为第一固态电解质材料，所述正极片的材质包含正极材料以及第二固态电解质材料。
2.根据权利要求1所述的全固态电池，其特征在于，所述第一固态电解质材料和第二固态电解质材料独立地包括：Li2xSnyBi2zSe(x+y+3z)，LimSinAlaObNb，Mg5SnBi2Se9、MgSnBi2Se5、Li6MoS5、Li2MoS3、Li2GaON或Li6Ga2N2O3中的任意一种或至少两种的组合，其中，0＜x＜10，0≤y＜10，0＜z＜10，m、n、a和b均为自然数，且0<m<20、0<n<10、0<a<10、0<b<10；
3.根据权利要求1或2所述的全固态电池，其特征在于，所述Li2xSnyBi2zSe(x+y+3z)为Li10SnBi2Se9、Li3BiSe3或LiBiSe2中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述LimSinAlaObNb为Li12Si3Al2N6O6和/或Li13Si2Al3N6O6。
4.根据权利要求1-3任一项所述的全固态电池，其特征在于，所述正极片中，以正极材料和第二固态电解质材料的总质量为100％计，正极材料和第二固态电解质材料的质量比为(60％～70％):(30％～40％)。
5.根据权利要求1-4任一项所述的全固态电池，其特征在于，所述第一固态电解质材料为LimSinAlaObNb，所述第二固态电解质材料为LimSinAlaObNb。
6.根据权利要求1-5任一项所述的全固态电池，其特征在于，所述正极材料包括磷酸铁锂、钴酸锂、钛酸锂、锰酸锂、镍酸锂、镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂、铬酸镁、硫或硒中的任意一种；
优选地，所述负极片的材质包括锂、镁、锂铝合金、锂铟合金、锂镓合金、锂锡合金或锡铋合金中的任意一种。
7.根据权利要求1-6任一项所述的全固态电池，其特征在于，所述固态电解质片的材质为LimSinAlaObNb，所述正极片中的正极材料为镍钴铝酸锂，所述正极片中的第二固态电解质材料为LimSinAlaObNb，所述负极片为锂；
优选地，所述固态电解质片的材质为Li2GaON和/或Li6Ga2N2O3，所述正极片中的正极材料为镍钴锰酸锂，所述正极片中的第二固态电解质材料为Li2GaON和/或Li6Ga2N2O3，所述负极片为锂镓合金；
优选地，所述固态电解质片的材质为Mg5SnBi2Se9和/或MgSnBi2Se5，所述正极片中的正极材料为铬酸镁，所述正极片中的第二固态电解质材料为Mg5SnBi2Se9和/或MgSnBi2Se5，所述负极片为锡铋合金。
8.如权利要求1-7任一项所述的全固态电池的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
(1)分别制备固态电解质片和正极片，所述固态电解质片的制备原料为第一固态电解质材料，所述正极片的制备原料包含正极材料以及第二固态电解质材料；
(2)将固态电解质片堆叠在正极片上面，一起热压烧结成型；
(3)将负极材料冷压在步骤(2)的烧结体上面，即形成全固态电池。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述固态电解质片的制备方法包括：将固态电解质粉末用火棉胶流延成膜，干燥后冲切成固态电解质片；
优选地，所述正极片的制备方法包括：将正极材料和第二固态电解质粉末混合后用火棉胶流延成膜，干燥后冲切成正极片。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述热压的参数为：烧结压力275～350MPa，烧结温度300～400℃，烧结时间10～20min；
优选地，步骤(3)所述冷压的压力80～150MPa。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114583253A (zh) * 2022-02-23 2022-06-03 惠州锂威新能源科技有限公司 一种固态电解质、正极材料及其制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1754260A (zh) * 2003-04-04 2006-03-29 松下电器产业株式会社 搭载电池的集成电路装置
CN1799161A (zh) * 2003-06-27 2006-07-05 松下电器产业株式会社 固体电解质和使用该固体电解质的全固态电池
CN102064340A (zh) * 2010-12-20 2011-05-18 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 锂离子电池用复合聚合物电解质膜及其制备方法
JP2013053054A (ja) * 2011-09-06 2013-03-21 National Institute For Materials Science 電子伝導性を有するリチウムケイ素窒化物及びその製造方法
CN107017388A (zh) * 2017-02-09 2017-08-04 上海蔚来汽车有限公司 一种用于固态锂离子电池的复合正极材料的制备方法
CN109824023A (zh) * 2019-01-25 2019-05-31 广州汉源新材料股份有限公司 一种Li-Sn基合金固体电解质及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1754260A (zh) * 2003-04-04 2006-03-29 松下电器产业株式会社 搭载电池的集成电路装置
CN1799161A (zh) * 2003-06-27 2006-07-05 松下电器产业株式会社 固体电解质和使用该固体电解质的全固态电池
CN102064340A (zh) * 2010-12-20 2011-05-18 上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司 锂离子电池用复合聚合物电解质膜及其制备方法
JP2013053054A (ja) * 2011-09-06 2013-03-21 National Institute For Materials Science 電子伝導性を有するリチウムケイ素窒化物及びその製造方法
CN107017388A (zh) * 2017-02-09 2017-08-04 上海蔚来汽车有限公司 一种用于固态锂离子电池的复合正极材料的制备方法
CN109824023A (zh) * 2019-01-25 2019-05-31 广州汉源新材料股份有限公司 一种Li-Sn基合金固体电解质及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114583253A (zh) * 2022-02-23 2022-06-03 惠州锂威新能源科技有限公司 一种固态电解质、正极材料及其制备方法和应用

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