CN111224064A - 一种应用复合正极的固态锂离子电池及其组装方法与应用 - Google Patents
一种应用复合正极的固态锂离子电池及其组装方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111224064A CN111224064A CN202010041808.XA CN202010041808A CN111224064A CN 111224064 A CN111224064 A CN 111224064A CN 202010041808 A CN202010041808 A CN 202010041808A CN 111224064 A CN111224064 A CN 111224064A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solid
- lithium ion
- ion battery
- solid electrolyte
- positive pole
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 30
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 30
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 22
- 239000007784 solid electrolyte Substances 0.000 claims abstract description 34
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 11
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 10
- SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N N-Methylpyrrolidone Chemical compound CN1CCCC1=O SECXISVLQFMRJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000007772 electrode material Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000002482 conductive additive Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 5
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims abstract description 3
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 3
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims abstract description 3
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000002604 ultrasonography Methods 0.000 claims abstract description 3
- 238000001238 wet grinding Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims description 19
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 15
- WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N Lithium Chemical compound [Li] WHXSMMKQMYFTQS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 claims description 7
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K lithium iron phosphate Chemical compound [Li+].[Fe+2].[O-]P([O-])([O-])=O GELKBWJHTRAYNV-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 6
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims description 4
- QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N dilithium;dioxido(dioxo)manganese Chemical compound [Li+].[Li+].[O-][Mn]([O-])(=O)=O QHGJSLXSVXVKHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims description 4
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002228 NASICON Substances 0.000 claims description 2
- 239000006230 acetylene black Substances 0.000 claims description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 claims description 2
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 2
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims description 2
- GCICAPWZNUIIDV-UHFFFAOYSA-N lithium magnesium Chemical compound [Li].[Mg] GCICAPWZNUIIDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 claims description 2
- 239000002203 sulfidic glass Substances 0.000 claims description 2
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 7
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 4
- 239000002223 garnet Substances 0.000 description 4
- IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N lithium nitrate Chemical compound [Li+].[O-][N+]([O-])=O IIPYXGDZVMZOAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 3
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- YOBOXHGSEJBUPB-MTOQALJVSA-N (z)-4-hydroxypent-3-en-2-one;zirconium Chemical compound [Zr].C\C(O)=C\C(C)=O.C\C(O)=C\C(C)=O.C\C(O)=C\C(C)=O.C\C(O)=C\C(C)=O YOBOXHGSEJBUPB-MTOQALJVSA-N 0.000 description 2
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 2
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 2
- 239000008139 complexing agent Substances 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 2
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 2
- GJKFIJKSBFYMQK-UHFFFAOYSA-N lanthanum(3+);trinitrate;hexahydrate Chemical compound O.O.O.O.O.O.[La+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O GJKFIJKSBFYMQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011244 liquid electrolyte Substances 0.000 description 2
- BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M (3-methylphenyl)methyl-triphenylphosphanium;chloride Chemical compound [Cl-].CC1=CC=CC(C[P+](C=2C=CC=CC=2)(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC=CC=2)=C1 BNGXYYYYKUGPPF-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000733 Li alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000354 decomposition reaction Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000001493 electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 239000001989 lithium alloy Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000005486 organic electrolyte Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229910052573 porcelain Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000003980 solgel method Methods 0.000 description 1
- 239000011343 solid material Substances 0.000 description 1
- 238000010532 solid phase synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/04—Construction or manufacture in general
- H01M10/0404—Machines for assembling batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/052—Li-accumulators
- H01M10/0525—Rocking-chair batteries, i.e. batteries with lithium insertion or intercalation in both electrodes; Lithium-ion batteries
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
- H01M10/056—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes
- H01M10/0561—Accumulators with non-aqueous electrolyte characterised by the materials used as electrolytes, e.g. mixed inorganic/organic electrolytes the electrolyte being constituted of inorganic materials only
- H01M10/0562—Solid materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0402—Methods of deposition of the material
- H01M4/0407—Methods of deposition of the material by coating on an electrolyte layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/13—Electrodes for accumulators with non-aqueous electrolyte, e.g. for lithium-accumulators; Processes of manufacture thereof
- H01M4/139—Processes of manufacture
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
本发明公开了一种应用复合正极的固态锂离子电池及其组装方法与应用，所述组装方法为：(1)将电极材料、粘结剂与导电添加剂混合后研磨均匀。随后将混料加入N‑甲基吡咯烷酮溶剂中，经充分研磨混合均匀后，将其涂在集流体铝箔上，干燥，得正极极片；(2)将固态电解质粉末和粘结剂混合研磨，加入NMP溶剂后进行湿磨，再利用超声进行分散，制得分散均匀的固态电解质分散液；将固态电解质的分散液涂在正极极片表面，利用刮刀成膜法在正极极片表面形成固态电解质涂层，并完全干燥，得复合正极极片；(3)以复合正极极片作为固态电池中的正极，以金属负极材料作为负极，并对界面进行活化处理，封装在纽扣电池壳内，加压密封，即得固态电池。
Description
技术领域
本发明涉及锂电池领域，尤其是一种使用复合正极的固态锂离子电池及其组装方法与应用。
背景技术
锂离子电池是当今社会所需的便携式、娱乐、计算和电信设备的关键组件之一。同时随着电子产品、电动汽车、新能源产业的发展，对锂离子电池的能量密度、长循环性、安全性提出了更高的要求。基于液态电解质的锂二次电池，由于电化学稳定性、热稳定性、安全性等原因无法承载更高的能量密度并存在一定安全隐患。而使用固态电解质的固态锂离子电池能够有效地克服上述诸多缺点，在提高电池能量密度和安全性方面有着巨大的优势，被视为下一代最重要的储能技术之一。其中，固态电解质不仅本身具有和液态电解质相比拟的离子电导率，还能作为电池分离器，有效地把电池的正、负极分开，在简化传统锂电池的生产制备工艺、降低成本的同时，也极大地提高了安全性、可操作性与电池稳定性。同时，基于金属锂负极(锂金属、锂合金)的传统液态锂离子电池具有极大的安全隐患以及次生灾害。而使用固态电池以后，固态锂离子电池可以较好地发挥金属锂的作用，进而可以实现电池的高能量密度优势。因此，兼具性能优越与安全性的固态电池是目前学界和产业界孜孜以求的目标。根据使用的电解质，固态电池主要可以分为无机固态电解质电池和聚合物电池等。然而目前开发性能优越的固态电池，仍然面临诸多科学与技术挑战：例如，电极材料体积变化、大界面(电极/电解质)电阻、电极活性材料的低负载、循环稳定性差以及安全性能低等。然而在众多问题之中，急需解决的一个重要问题是如何提高电极和固态电解质界面之间的离子导电性，克服这些问题的关键是在固体电极和固态电解质之间制造出离子可以高效传导且稳定的固体/固体界面，而这至少需要考虑三个方面的内容：固态材料的浸润性、固体/固体界面的稳定性和界面之间离子的传输速率。
本发明基于石榴石型固态电解质，巧妙地实现了正极与固态电解质的接触，有效的解决了固-固界面接触，从而实现了固-固界面的高电导以及构筑的固态二次电池优异电化学性能。
发明内容
本发明旨在提供一种应用复合正极的固态锂离子电池及其组装方法与应用，该锂电池利用石榴石型固态电解质，实现固态电解质与电极材料的良好接触，解决固-固界面兼容性问题，为性能优异的固态电池打下基础。
为实现上述目的，本发明提供的第一技术方案是：一种应用复合正极的固态锂离子电池的组装方法，包括以下步骤：
(1)将电极材料、粘结剂与导电添加剂以7：2：1的质量比研磨混合，研磨均匀。加入约450μL的N-甲基吡咯烷酮溶剂中，充分研磨混合均匀后，将其涂在集流体铝箔上，干燥，得正极极片，备用；
(2)按7：3的质量比称取固态电解质粉末和粘结剂(PVDF，聚偏氟乙烯)混合研磨，加入约450μL的NMP溶剂后进行湿磨，再利用超声进行分散，制得分散均匀的固态电解质分散液；将固态电解质的分散液涂在正极极片表面，利用刮刀成膜法在步骤(1)所得正极极片表面形成固态电解质涂层，并完全干燥，得复合正极极片；
(3)固态电池的构筑：取步骤(2)的复合正极极片作为固态电池中的正极，以金属负极材料作为负极，并对界面进行活化处理，封装在纽扣电池壳内，加压密封，即得。
步骤1)所述电极材料为磷酸铁锂，钴酸锂，锰酸锂，三元正极等正极材料。
步骤1)所述粘结剂为聚偏氟乙烯。
步骤1)所述导电添加剂为炭黑、乙炔黑或石墨。
步骤2)所述正极极片为磷酸铁锂、钴酸锂、NCM三元正极材料和/或锰酸锂。
步骤2)所述固态电解质为石榴石型固态电解质、NASICON固态电解质和/或硫化物固态电解质。
步骤2)所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮和/或N,N-二甲基甲酰胺。
步骤3)所述固态电池的负极为金属锂或锂镁合金。
本发明还提供了一种应用复合正极的固态锂离子电池，其由上所述方法制备而得。
本发明还提供了一种如上所述应用复合正极的固态锂离子电池的应用，其特征在于，用于作储能器件、便携式储能设备、电动汽车和电动工具、后备电源或储备电源。
与现有的液态锂离子电池相比，本发明制备的固态电池具有以下优点：
电化学窗口宽，制备的garnet-LLZO基固态电解质材料对Li金属负极在0～9V的电位区间都是电化学稳定的。
安全性高，相对于传统的有机电解液在较高温度分解会产生甲醇，氢气等易燃易爆气体，石榴石型电解质具有非常高的稳定性，能够避免危险发生。
能量密度高，能够使用金属锂作为负极，可以显著提高电池的能量密度。
具有高离子电导、电化学窗口、高化学电化学稳定性的石榴石型固态电解质LLZO能够满足固态锂离子电池的要求。基于此类型的固态电解质固态锂离子电池适用于各种储能设备，例如可以应用于便携式储能设备，电动汽车和电动工具，后备电源，储备电源，并不限于此。
附图说明
图1为石榴石型固态电解质LLZO的X射线衍射图谱；
图2为石榴石型固态电解质LLZO在扫描透射电子显微镜下的形貌图；
图3为用于组装全固态锂离子二次电池的示意图；
图4为固态电池充放电曲线图；
图5为循环后的固态电池剖面图；
图6为固态电池的库伦效率和比容量。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明权利要求书做更进一步的详细说明。
实施例1
本发明利用溶胶凝胶法制备了石榴石型固态电解质，优选使用无水硝酸锂、六水合硝酸镧、乙酰丙酮锆作为制备LLZO的金属源。按照Li7Al0.2La3Zr2O12的化学计量比称量无水硝酸锂(过量10％至20％)、六水合硝酸镧、乙酰丙酮锆，并加入少量硝酸铝，溶于水中配制成溶液并用磁力搅拌器搅拌均匀。将络合剂柠檬酸溶于水中并磁力搅拌均匀，并在柠檬酸溶液中加入数滴硝酸。向混合液体中滴加络合剂，待反应完全后加热蒸干溶剂，蒸发温度一般略低于溶剂的沸点温度，所以蒸发温度优选为80℃。随着溶剂蒸发，得到深色凝胶。将所得凝胶在鼓风干燥箱中干燥48h，得到干凝胶。在此阶段的干燥温度高于水的沸点，干燥温度优选为120℃。将干凝胶研磨均匀后，置于氧化铝瓷舟中，在600℃下，保温12h完成排胶过程。排胶完成后，将所得粉体再次研磨均匀，在800℃保温12h，得到立方相LLZO粉末。图1给出了LLZO的X射线衍射图谱，证明了生成了纯立方相，立方相结构保证了高离子电导率。
实施例2
将固态电解质材料在扫描电子显微镜下观察表明形貌和粒径分布。图2给出了的实验结果显示颗粒粒径分布均匀，相比固相法颗粒更加细小。
实施例3
将固态电解质与粘结剂混合并研磨均匀，加入适量NMP溶剂，使固态电解质与粘结剂分散均匀后，进行超声处理。将分散液滴在滴在正极极片上，将分散液利用刮刀成膜法，在正极表面涂布均匀，形成均匀的涂层，即可制得复合正极，将其置于鼓风干燥箱中干燥备用。以金属锂作为负极，相比液态锂离子电池，减少了正极与隔膜的界面，组装纽扣电池。图3给出了该固态电池的整体结构示意图。
实施例4
对以案例3结构组装的固态电池进行恒流充放电循环测试。在室温条件下进行测试，电压区间为3～4.3V，以0.1C倍率进行充放电。图4给出了以复合正极(磷酸铁锂正极与LLZO复合)为正极的固态锂离子电池的充放电曲线。
实施例5
将以实施例3结构组装的固态电池在循环77周之后，将电池拆开进行电镜形貌表征。从图5可见磷酸铁锂正极与固态电解质达到了很好的接触。
实施例6
对以案例3结构组装的电池进行库伦效率和比容量测试，在室温条件下进行测试，电压区间为3.0～4.3V，以0.1C倍率进行充放电。图6给出了电池在循环过程中库伦效率和比容量性能。
Claims (10)
1.一种应用复合正极的固态锂离子电池的组装方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将电极材料、粘结剂与导电添加剂以7：2：1的质量比混合，并研磨均匀；加入450μL的N-甲基吡咯烷酮溶剂，再次研磨均匀后，将其涂在集流体铝箔上，干燥，得正极极片，备用；
(2)按7:3的质量比称取固态电解质粉末和粘结剂混合研磨，加入N-甲基吡咯烷酮溶剂后进行湿磨，再利用超声进行分散，制得分散均匀的乳白色固态电解质分散液；将固态电解质的分散液涂在正极极片表面，利用刮刀成膜法在步骤(1)所得正极极片表面形成固态电解质涂层，经充分干燥，得复合正极极片；
(3)固态电池的构筑：取步骤(2)的复合正极极片作为固态电池中的正极，以金属锂作为负极，并对界面进行活化处理，封装在纽扣电池壳内，加压密封，即得固态电池。
2.根据权利要求1所述应用复合正极的固态锂离子电池的组装方法，其特征在于，步骤1)所述电极材料为磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂和/或三元正极。
3.根据权利要求1所述应用复合正极的固态锂离子电池的组装方法，其特征在于，所述粘结剂为聚偏氟乙烯。
4.根据权利要求1所述应用复合正极的固态锂离子电池的组装方法，其特征在于，步骤1)所述导电添加剂为炭黑、乙炔黑或石墨。
5.根据权利要求1所述应用复合正极的固态锂离子电池的组装方法，其特征在于，步骤2)所述正极极片为磷酸铁锂、钴酸锂、NCM三元正极材料和/或锰酸锂。
6.根据权利要求1所述应用复合正极的固态锂离子电池的组装方法，其特征在于，步骤2)所述固态电解质为石榴石型固态电解质、NASICON固态电解质和/或硫化物固态电解质。
7.根据权利要求1所述应用复合正极的固态锂离子电池的组装方法，其特征在于，步骤2)所述溶剂为N-甲基吡咯烷酮和/或N,N-二甲基甲酰胺。
8.根据权利要求1所述应用复合正极的固态锂离子电池的组装方法，其特征在于，步骤3)所述固态电池的负极为金属锂或锂镁合金。
9.一种应用复合正极的固态锂离子电池，其特征在于，由权利要求1-8任一所述方法制备而得。
10.一种如权利要求9所述应用复合正极的固态锂离子电池的应用，其特征在于，用于作储能器件、便携式储能设备、电动汽车和电动工具、后备电源或储备电源。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010041808.XA CN111224064A (zh) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | 一种应用复合正极的固态锂离子电池及其组装方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010041808.XA CN111224064A (zh) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | 一种应用复合正极的固态锂离子电池及其组装方法与应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111224064A true CN111224064A (zh) | 2020-06-02 |
Family
ID=70831859
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010041808.XA Pending CN111224064A (zh) | 2020-01-15 | 2020-01-15 | 一种应用复合正极的固态锂离子电池及其组装方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111224064A (zh) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111786015A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-10-16 | 长沙理工大学 | 一种新型复合正极及全固态锂电池的制作方法 |
| CN112151764A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-12-29 | 浙江锋锂新能源科技有限公司 | 一种电极极片及其制备方法和应用 |
| CN112209393A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-12 | 电子科技大学 | 一种水系全无机固态电解质的制备方法及其应用 |
| CN112599759A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-04-02 | 东北师范大学 | 一种全固态锂硫电池复合正极材料及其制备方法 |
| CN113285050A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-08-20 | 浙江工业大学 | 一种Li-M-X基固态锂电池正极及其制备方法 |
| CN113380976A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-09-10 | 浙江锋锂新能源科技有限公司 | 极片表面涂层浆料及制作方法、锂电池极片及制备方法 |
| CN113937276A (zh) * | 2020-06-29 | 2022-01-14 | 北京卫蓝新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池正极材料及其制备方法和应用 |
| CN114203948A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-18 | 南昌大学 | 一种锂离子电池电极片/固态电解质复合膜、制备方法及其在锂离子电池中的应用 |
| CN114583246A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-06-03 | 南昌大学 | 一种固态锂离子电池及其制备方法 |
| CN115579454A (zh) * | 2022-11-07 | 2023-01-06 | 哈尔滨工业大学 | 一种硫化物固态电解质复合固态正极及固态电池 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108630985A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-10-09 | 清陶（昆山）新能源材料研究院有限公司 | 一种高离子电导率固态电解质及其制备方法及其在全固态锂离子电池中的应用 |
| CN109671985A (zh) * | 2018-12-15 | 2019-04-23 | 华南理工大学 | 一种一体化结构在固态锂离子电池中的应用 |
| US20190288277A1 (en) * | 2016-03-11 | 2019-09-19 | Tokyo Electric Power Company Holdings, Incorporated | Solid-state battery positive electrode material, production method for solid-state battery positive electrode material, all-solid-state lithium-sulfur battery using solid-state battery positive electrode material, and production method for all-solid-state lithium-sulfur battery using solid-state battery positive electrode material |
-
2020
- 2020-01-15 CN CN202010041808.XA patent/CN111224064A/zh active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20190288277A1 (en) * | 2016-03-11 | 2019-09-19 | Tokyo Electric Power Company Holdings, Incorporated | Solid-state battery positive electrode material, production method for solid-state battery positive electrode material, all-solid-state lithium-sulfur battery using solid-state battery positive electrode material, and production method for all-solid-state lithium-sulfur battery using solid-state battery positive electrode material |
| CN108630985A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-10-09 | 清陶（昆山）新能源材料研究院有限公司 | 一种高离子电导率固态电解质及其制备方法及其在全固态锂离子电池中的应用 |
| CN109671985A (zh) * | 2018-12-15 | 2019-04-23 | 华南理工大学 | 一种一体化结构在固态锂离子电池中的应用 |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113937276A (zh) * | 2020-06-29 | 2022-01-14 | 北京卫蓝新能源科技有限公司 | 一种锂离子电池正极材料及其制备方法和应用 |
| CN111786015A (zh) * | 2020-08-05 | 2020-10-16 | 长沙理工大学 | 一种新型复合正极及全固态锂电池的制作方法 |
| CN112151764A (zh) * | 2020-09-03 | 2020-12-29 | 浙江锋锂新能源科技有限公司 | 一种电极极片及其制备方法和应用 |
| CN112209393A (zh) * | 2020-09-25 | 2021-01-12 | 电子科技大学 | 一种水系全无机固态电解质的制备方法及其应用 |
| CN112209393B (zh) * | 2020-09-25 | 2022-06-03 | 电子科技大学 | 一种水系全无机固态电解质的制备方法及其应用 |
| CN112599759A (zh) * | 2020-11-26 | 2021-04-02 | 东北师范大学 | 一种全固态锂硫电池复合正极材料及其制备方法 |
| CN112599759B (zh) * | 2020-11-26 | 2022-06-07 | 吉林省东驰新能源科技有限公司 | 一种全固态锂硫电池复合正极材料及其制备方法 |
| CN113285050A (zh) * | 2021-04-25 | 2021-08-20 | 浙江工业大学 | 一种Li-M-X基固态锂电池正极及其制备方法 |
| CN113380976A (zh) * | 2021-05-27 | 2021-09-10 | 浙江锋锂新能源科技有限公司 | 极片表面涂层浆料及制作方法、锂电池极片及制备方法 |
| CN114203948A (zh) * | 2021-11-23 | 2022-03-18 | 南昌大学 | 一种锂离子电池电极片/固态电解质复合膜、制备方法及其在锂离子电池中的应用 |
| CN114583246A (zh) * | 2022-02-21 | 2022-06-03 | 南昌大学 | 一种固态锂离子电池及其制备方法 |
| CN115579454A (zh) * | 2022-11-07 | 2023-01-06 | 哈尔滨工业大学 | 一种硫化物固态电解质复合固态正极及固态电池 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111224064A (zh) | 一种应用复合正极的固态锂离子电池及其组装方法与应用 | |
| CN109921090B (zh) | 一种锂离子全固态全电池及其制备方法 | |
| CN109256555B (zh) | 一种硫系复合正极材料及其全固态锂电池以及它们的制备方法 | |
| CN103094552B (zh) | 一种5V锂离子电池正极材料LiNi0.5-x Mn1.5MxO4的表面包覆方法 | |
| CN111162309B (zh) | 一种固态电解质-正极复合材料及其制备和应用方法 | |
| CN103500813B (zh) | 一种二次锂硫电池单质硫正极及其制备方法 | |
| US11961971B2 (en) | Production method for all-solid-state battery | |
| CN109742442A (zh) | 石榴石型固态电解质的制备及应用该固态电解质的二次电池 | |
| CN108039463A (zh) | 一种固态电解质/电极复合材料的制备及应用该材料的固态电池 | |
| CN111244409A (zh) | 一种固态电解质-正极复合材料及其制备和应用 | |
| CN101937994A (zh) | 锂离子电池的石墨烯/铝复合负极材料及其制备方法 | |
| CN110098387B (zh) | 一种磷酸锂配合导电碳材料包覆的三元正极材料及其制备方法和应用 | |
| CN110661032A (zh) | 一种固态电解质薄膜及其应用 | |
| CN113451576B (zh) | 石墨复合材料、其制备方法和锂离子电池 | |
| CN112110448A (zh) | 一种氮掺杂碳与纳米硅复合负极材料及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Synthesis of spherical Al-doping LiMn 2 O 4 via a high-pressure spray-drying method as cathode materials for lithium-ion batteries | |
| CN108448095B (zh) | 一种钠离子电池电极材料KTiOPO4的合成及应用 | |
| CN114373933B (zh) | 一种固态电池正极片及其制备方法与固态电池 | |
| CN103117377B (zh) | 一种新的电极修饰方法 | |
| CN111725467A (zh) | 锂硫电池复合涂层隔膜及其制备方法和应用 | |
| CN115425276A (zh) | 固态电池及制备方法、用电设备 | |
| CN108666548A (zh) | 一种高分子导电聚合物聚1,3-二乙炔基苯包覆磷酸铁锂的制备方法 | |
| Zhao et al. | The electrochemical performance investigation of cobaltous sulfides as host materials in advanced energy storage system | |
| CN114229807A (zh) | 一种Si@SiOx-TiN/C复合负极材料、制备方法及锂离子电池 | |
| CN111646472A (zh) | 一种原位制备多孔硅碳复合负极材料的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200602 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |