CN112436108A - 一种固态电池用极片及其制备方法和用途 - Google Patents

一种固态电池用极片及其制备方法和用途 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种固态电池用极片及其制备方法和用途，所述制备方法包括以下步骤：(1)将极片浆料涂覆于集流体上，制备得到不含固态电解质的极片；(2)将固态电解质溶液浸入步骤(1)所述不含固态电解质的极片中，干燥，成型，得到所述固态电池用极片。本发明能够使用目前液态电池中成熟的粘结剂、溶剂体系，避免固态电池中大量溶剂及粘结剂的筛选过程，同时相对于传统的固态电池电极制作方法，该发明能够提升极片的机械强度以及倍率性能。

Description

一种固态电池用极片及其制备方法和用途
技术领域
本发明属于固态电池技术领域，涉及一种固态电池用极片及其制备方法和用途。
背景技术
固态电池是一种电池科技。固态电池采用不可燃的固态电解质替换了可燃性的有机液态电解液，大幅提升了电池系统的安全性，同时能够更好地适配高能量正负极并减轻系统重量，实现能量密度同步提升。在各类新型电池体系中，固态电池是距离产业化最近的下一代技术，这已成为产业与科学界的共识。
传统液态电池的正极极片由：正极活性物质、粘结剂、导电碳以及集流体构成，正极极片之中的锂离子传导主要由后续注液工步中注入的电解液来承担。但在固态电池之中，没有机液态电解液的添加；所以固态电池的正极极片是由：正极活性物质、粘结剂、导电碳、固态电解质以及集流体构成；相较于液态电池的正极，固态电池的正极极片中需添加固态电解质来起到传导锂离子的作用。
CN108232111A公开了一种固态电池用的复合正极极片此复合正极极片由活性材料、导电剂A、导电剂B、粘结剂、聚氧化乙烯、锂盐构成；一种固态电池用的复合正极极片的制备方法，所述制备方法包括：首先将粘结剂溶于NMP溶液中，之后添加导电剂A，分散之后，继续添加导电剂B，之后将活性材料、聚氧化乙烯以及锂盐按照质量比分别添加到胶液中进行分散搅拌，制备成正极浆料；采用涂布机将正极浆料涂布在集流体上，收卷后的极片在真空烤箱中进行干燥，对干燥后的电极片进行辊压，分切得到复合正极极片。
目前制作固态电池正极极片的工艺步骤主要为：将正极活性物质、粘结剂、导电碳、固态电解质与溶剂，一同经匀浆、涂布、干燥、压实后制得固态电池正极极片。但上述方法存在显著的缺陷，由于固态电解质(特别是硫化物电解质)对于溶剂极为敏感，在匀浆步骤中若使用液态电池中常用的溶剂如NMP、H2O等会使得固态电解质发生严重的反应，从而会造成其电导率下降数个数量级。所以固态电池中只能选用与固态电解质相对稳定的溶剂，然而这些溶剂均为非极性或极性很低的物质，这就造成这些低极性的溶剂不能溶解目前大多数液态电池中使用的粘结剂，如PVDF、PAA系列等；也不能使用各类水系的分散液，如SBR的水分散乳液、PTFE的水分散乳液等(因为水的极性高，与硫化物电解质极不稳定)。由于低极性的溶剂仅能溶解极少数低分子量的粘结剂，这就造成可用于固态电池的粘结剂及溶剂的组合非常有限；并且由于能够使用的粘结剂分子量低、选择种类少，就导致由传统方式制作的固态电池极片机械强度较低，容易出现掉料、涂层脱落的情况；有时为了提高极片涂层的机械强度就需要添加更多的粘结剂，这就造成极片中的活性物质比例减少，进而造成能量密度的降低；同时，粘结剂含量的增加会阻碍锂离子以及电子在极片中的传递，造成充放电过程中极化的增大以及电池倍率性能的下降。
如何解决目前制备固态电池极片时溶剂、粘结剂选择受限，导致电池性能有所下降，是急需解决的一项技术问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种固态电池用极片及其制备方法和用途。本发明能够使用目前液态电池中成熟的粘结剂、溶剂体系，避免固态电池中大量溶剂及粘结剂的筛选过程，同时相对于传统的固态电池电极制作方法，该发明能够提升极片的机械强度以及倍率性能。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
第一方面，本发明提供一种固态电池用极片的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将极片浆料涂覆于集流体上，制备得到不含固态电解质的极片；
(2)将固态电解质溶液浸入步骤(1)所述不含固态电解质的极片中，干燥，成型，得到所述固态电池用极片。
传统方式制作的固态电池极片机械强度较低，容易出现掉料、涂层脱落的情况；有时为了提高极片涂层的机械强度就需要添加更多的粘结剂，这就造成极片中的活性物质比例减少，进而造成能量密度的降低；同时，粘结剂含量的增加会阻碍锂离子以及电子在极片中的传递，造成充放电过程中极化的增大以及电池倍率性能的下降。
因此本发明首先制备不含固态电解质的极片，再将固态电解质溶解于对其稳定的溶剂后，再将固态电解质溶液浸润于极片的孔隙之中，经干燥后制成固态电池极片。
本发明能够使用目前液态电池中成熟的粘结剂、溶剂体系，避免固态电池中大量溶剂及粘结剂的筛选过程，同时相对于传统的固态电池电极制作方法，本发明能够提升极片的机械强度以及倍率性能。上述制备方法也可以在最大程度上利用现有液态电池极片的设备与产线，从而达到节约成本的目的。
优选地，步骤(1)所述不含固态电解质的极片的孔隙率为40～80％，例如40％、50％、60％、70％或80％等。
步骤(1)所述不含固态电解质的极片未经压实且固含量较低，使得其孔隙率较大，具有大量的连贯孔隙，从而有利于步骤(2)中固态电解质溶液的浸入。
优选地，所述固态电池用极片的孔隙率≤30％，例如30％、25％、20％或15％等。
优选地，步骤(2)所述固态电解质溶液中溶剂的含水量≤20ppm，例如20ppm、19ppm、18ppm、17ppm、16ppm、15ppm或10ppm等。
优选地，步骤(2)所述固态电解质溶液的溶剂包括绝对乙醇和/或无水乙腈。
步骤(2)所述固态电解质溶液的溶剂具有以下优点：不能溶解步骤(1)中所使用的粘结剂；对所使用的固态电解质相对稳定；该溶剂应经充分干燥，含水量在20ppm以下；能够溶解所使用的固态电解质。
优选地，步骤(2)所述成型包括压片成型。
优选地，所述不含固态电解质的极片包括不含固态电解质的正极极片和/或不含固态电解质的负极极片。
优选地，所述不含固态电解质的正极极片的制备方法包括：
将正极活性物质、导电碳和正极粘结剂溶胶混合，得到正极浆料，然后将所述正极浆料涂覆于正极集流体上，烘干，得到所述不含固态电解质的正极极片。
本发明中，对正极活性物质不作特别限定，可以为NCM811、磷酸铁锂、钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、锰镍钴复合氧化物或锂钒氧化物等；也可以为不含锂的物质，如硫、硫化铁、氟化铁、氟化铜或氧化锰等。
优选地，所述正极浆料中的固含量为30～70％，例如30％、40％、50％、60％或70％等。
优选地，所述不含固态电解质的正极极片的孔隙率为40～80％，例如40％、50％、60％、70％或80％等。
优选地，所述正极粘结剂溶胶中的粘结剂包括聚偏氟乙烯、苯乙烯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚丙烯酸或聚四氟乙烯中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述正极粘结剂溶胶中的溶剂包括N-甲基吡咯烷酮和/或二甲基亚砜。
优选地，所述正极粘结剂溶胶中的固含量为2～10％，例如2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等。
优选地，所述不含固态电解质的负极极片的制备方法包括：
将负极活性物质、导电碳和负极粘结剂溶胶混合，得到负极浆料，然后将所述负极浆料涂覆于负极集流体上，烘干，得到所述不含固态电解质的负极极片。
本发明中，对负极活性物质不作特别限定，可以为氧化亚硅、石墨、钛酸锂或硅等。
优选地，所述负极浆料中的固含量为30～70％，例如30％、40％、50％、60％或70％等。
优选地，所述不含固态电解质的负极极片的孔隙率为40～80％，例如40％、50％、60％、70％或80％等。
优选地，所述负极粘结剂溶胶中的粘结剂包括丁苯橡胶和/或聚丙烯酸。
优选地，所述负极粘结剂溶胶中的溶剂包括水。
作为优选的技术方案，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将极片浆料涂覆于集流体上，干燥，制备得到不含固态电解质的极片；
所述不含固态电解质的极片为不含固态电解质的正极极片或不含固态电解质的负极极片；
所述不含固态电解质的正极极片的制备方法包括：将正极活性物质、导电碳和正极粘结剂溶胶混合，得到正极浆料，然后将所述正极浆料涂覆于正极集流体上，烘干，得到所述不含固态电解质的正极极片；
所述不含固态电解质的负极极片的制备方法包括：将负极活性物质、导电碳和负极粘结剂溶胶混合，得到负极浆料，然后将所述负极浆料涂覆于负极集流体上，烘干，得到所述不含固态电解质的负极极片；
(2)将固态电解质溶液浸入步骤(1)所述不含固态电解质的极片中，干燥，压片，得到所述固态电池用极片。
第二方面，本发明还提供一种固态电池用极片，所述极片由第一方面所述的固态电池用极片的制备方法制得。
本发明所提供的固态电池用极片剥离强度大，由其制备得到的电池的倍率性能有所提高。
优选地，所述固态电池用极片为固态电池用正极极片。
优选地，所述固态电池用正极极片包括导电碳、正极活性物质、粘结剂和固态电解质。
优选地，所述固态电池用正极极片的孔隙率≤30％，例如30％、28％、25％、23％、20％、18％或15％等。
优选地，所述固态电池用正极极片中粘结剂的含量≤3％，例如3％、2.8％、2.5％、2.2％、2％、1.5％或1％等。
优选地，所述固态电池用正极极片中导电碳的含量为0.5～8％，例如0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％或8％等。
优选地，所述固态电池用正极极片中正极活性物质的含量为3～90％，例如3％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％等。
优选地，所述固态电池用正极极片中固态电解质的含量为10～70％，例如10％、20％、30％、40％、50％、60％或70％等。
优选地，所述固态电池用极片为固态电池用负极极片。
优选地，所述固态电池用负极极片包括导电碳、负极活性物质、粘结剂和固态电解质。
优选地，所述固态电池用负极极片的孔隙率≤30％，例如30％、28％、25％、23％、20％、18％或15％等。
优选地，所述固态电池用负极极片中粘结剂的含量≤20％，例如20％、18％、15％、13％、10％、8％或5％等。
优选地，所述固态电池用负极极片中导电碳的含量为0.5～10％，例如0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％等。
优选地，所述固态电池用负极极片中正极活性物质的含量为5～90％，例如5％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％或90％等。
优选地，所述固态电池用负极极片中固态电解质的含量为1～80％，例如1％、10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％或80％等。
第三方面，本发明还提供一种固态电池，所述固态电池包括如第二方面所述的固态电池用极片。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所提供的制备方法能够使用目前液态电池中成熟的粘结剂、溶剂体系，避免了对固态电池中溶剂及粘结剂的筛选过程，同时相对于传统的固态电池极片的制备方法，本发明能够提升极片的机械强度以及固态电池的倍率性能，可使制备得到的正极极片剥离强度达到37mN/mm以上，制备得到的负极极片剥离强度达到76mN/mm；采用本发明制备得到的负极极片，可使固态电池在0.1C放电比容量达到863mAh/g，0.33C放电比容量达到863mAh/g。
(2)本发明所提供的制备方法也可以在最大程度上使得固态电池极片的制备工艺利用现有液态电池极片的设备与产线，从而达到节约成本的目的。
具体实施方式
下面通过具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例提供一种固态电池用正极极片，所述正极极片中，NCM811正极活性物质、硫化物固态电解质锂硅磷硫氯、导电碳黑、聚偏氟乙烯的质量比为48:48:3:1。
所述正极极片的制备方法如下：
一、首先制备不含固态电解质的正极极片：
(1)将聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂溶解于N-甲基吡咯烷酮之中形成固含量为5％的溶胶；
(2)将正极活性物质NCM811、导电碳黑(SuperP)以及步骤(1)中制备的聚偏氟乙烯溶胶以92.3:5.7:2的质量比进行混合，混合均匀后得到固含量为50％的正极浆料，将所述正极浆料涂布于正极集流体铝箔之上，干燥后得到孔隙率为42％的不含固态电解质的正极极片；
二、固态电解质的注入：
(a)首先将硫化物固态电解质锂硅磷硫氯溶解于绝对乙醇之中，得到锂硅磷硫氯固态电解质溶液；
(b)将步骤(2)得到的不含固态电解质的正极极片浸润于步骤(a)得到的锂硅磷硫氯固态电解质溶液中；随后在80℃下干燥2h，使用双辊对压机对极片进行压实，得到孔隙率为20％的固态电池用正极极片。
实施例2
本实施例提供一种固态电池用负极极片，所述负极极片中，氧化亚硅、硫化物固态电解质锂硅磷硫氯、导电碳黑、丁苯橡胶的质量比为12:80:3:5。
所述负极极片的制备方法如下：
一、首先制备不含固态电解质的负极极片：
(1)将丁苯橡胶粘结剂溶解于水中形成固含量为5％的丁苯橡胶悬浊乳液；
(2)将负极活性物质氧化亚硅、导电碳黑(SuperP)以及步骤(1)中制备的丁苯橡胶悬浊乳液以60:15:25的质量比进行混合，混合均匀后得到固含量为40％的负极浆料，将所述负极浆料涂布于负极集流体铜箔之上，干燥后得到孔隙率为48％的不含固态电解质的负极极片；
二、固态电解质的注入：
(a)首先将硫化物固态电解质锂硅磷硫氯溶解于无水乙腈之中，得到锂硅磷硫氯固态电解质溶液；
(b)将步骤(2)不含固态电解质的负极极片浸润于步骤(a)得到的锂硅磷硫氯固态电解质溶液中；随后在85℃下干燥2h，使用双辊对压机对极片进行压实，得到孔隙率为30％的固态电池用负极极片。
实施例3
本实施例提供一种固态电池用正极极片，所述正极极片中，磷酸铁锂(LiFePO4)、硫化物固态电解质锂硅磷硫氯、导电碳黑、聚偏氟乙烯的质量比为60:30:8:2。
所述正极极片的制备方法如下：
一、首先制备不含固态电解质的正极极片：
(1)将聚偏氟乙烯(PVDF)粘结剂溶解于二甲基亚砜之中形成固含量为5％的溶胶；
(2)将正极活性物质磷酸铁锂(LiFePO4)、导电碳黑(SuperP)以及步骤(1)中制备的聚偏氟乙烯溶胶以92.3:5.7:2的质量比进行混合，混合均匀后得到固含量为60％的正极浆料，将所述正极浆料涂布于正极集流体铝箔之上，干燥后得到孔隙率为33％的不含固态电解质的正极极片；
二、固态电解质的注入：
(a)首先将硫化物固态电解质锂硅磷硫氯溶解于绝对乙醇之中，得到锂硅磷硫氯固态电解质溶液；
(a)将步骤(2)不含固态电解质的正极极片浸润于步骤(a)得到的锂硅磷硫氯固态电解质溶液中；随后在80℃下干燥2h，使用双辊对压机对极片进行压实，得到孔隙率为15％的固态电池用正极极片。
对比例1
本对比例提供一种固态电池用正极极片，所述正极极片中，NCM811正极活性物质、硫化物固态电解质锂硅磷硫氯、导电碳黑、聚偏氟乙烯的质量比为48:48:3:1。
所述正极极片的制备方法如下：
(1)使用与硫化物电解质锂硅磷硫氯相对稳定的溶剂三甲苯与粘结剂聚偏氟乙烯混合，配置成固含量为5％溶胶；
(2)将正极活性物质NCM811、聚偏氟乙烯粘结剂、导电碳黑、硫化物固态电解质锂硅磷硫氯与步骤(1)得到的溶胶混合均匀，制成正极浆料，将所述正极浆料涂布在正极集流体铝箔之上，随后在80℃下干燥2h，使用双辊对压机对极片进行压实，得到孔隙率为20％的固态电池用正极极片。
对比例2
本对比例提供一种固态电池用负极极片，所述负极极片中，氧化亚硅、硫化物固态电解质锂硅磷硫氯、导电碳黑、丁苯橡胶的质量比为12:80:3:5。
所述负极极片的制备方法如下：
(1)使用与硫化物电解质相对稳定的溶剂三甲苯与丁苯橡胶粘结剂混合，配置成固含量为5％的溶胶；
(2)将负极活性物质氧化亚硅、硫化物固态电解质锂硅磷硫氯、导电碳黑，以及步骤(1)得到的胶液混合，混合均匀后得到负极浆料，将所述负极浆料涂布于负极集流体铜箔之上，随后在85℃下干燥2h，使用双辊对压机对极片进行压实，得到孔隙率为30％的固态电池用负极极片。
将实施例1、实施例3和对比例1制备得到的固态电池用正极极片使用相同的电池结构组装为半电池测试其电性能。半电池中使用的正极为实施例1、实施例3和对比例1制备得到的固态电池用正极极片，电解质层为硫化物电解质锂硅磷硫氯，负极为锂箔。组装后的电池在0.1C、0.33C下进行测试，其放电比容量与倍率性能之间的关系如表1所示。并使用拉力计进行剥离强度测试，其结果也在表1中列出。
表1
Figure BDA0002808085790000111
从表中数据可以得出，相较于对比例1采用传统方法制备得到的固态电池用正极极片，本发明所提供的固态电池用正极极片，其剥离强度更高，达到37mN/mm以上，且制备得到的电池，倍率性能也处在比较高的水平。
将实施例2和对比例2制备得到的固态电池用负极极片使用相同的电池结构组装为半电池测试其电性能。半电池中使用的正极为实施例2和对比例2制备得到的固态电池用负极极片，电解质层为硫化物电解质锂硅磷硫氯，对电极为锂箔。组装后的电池在0.1C、0.33C下进行测试，其放电比容量与倍率性能之间的关系如表2所示。并使用拉力计进行剥离强度测试，其结果也在表2中列出。
表2
Figure BDA0002808085790000121
从表中数据可以得出，相较于对比例2采用传统方法制备得到的固态电池用负极极片，本发明所提供的固态电池用负极极片，其剥离强度更高，可达到76mN/mm，且制备得到的电池，倍率性能也更高。
综上可以看出，本发明所提供的固态电池用极片的制备方法，其能够使用目前液态电池中成熟的粘结剂、溶剂体系，避免了对固态电池中溶剂及粘结剂的筛选过程，同时相对于传统的固态电池极片的制备方法，能够大幅提升极片的机械强度以及固态电池的倍率性能。
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)

1.一种固态电池用极片的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将极片浆料涂覆于集流体上，制备得到不含固态电解质的极片；
(2)将固态电解质溶液浸入步骤(1)所述不含固态电解质的极片中，干燥，成型，得到所述固态电池用极片。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述不含固态电解质的极片的孔隙率为40～80％；
优选地，所述固态电池用极片的孔隙率≤30％；
优选地，步骤(2)所述固态电解质溶液中溶剂的含水量≤20ppm；
优选地，步骤(2)所述固态电解质溶液的溶剂包括绝对乙醇和/或无水乙腈；
优选地，步骤(2)所述成型包括压片成型。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述不含固态电解质的极片包括不含固态电解质的正极极片和/或不含固态电解质的负极极片。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述不含固态电解质的正极极片的制备方法包括：
将正极活性物质、导电碳和正极粘结剂溶胶混合，得到正极浆料，然后将所述正极浆料涂覆于正极集流体上，烘干，得到所述不含固态电解质的正极极片；
优选地，所述正极浆料中的固含量为30～70％；
优选地，所述不含固态电解质的正极极片的孔隙率为40～80％；
优选地，所述正极粘结剂溶胶中的粘结剂包括聚偏氟乙烯、苯乙烯、丁苯橡胶、丁腈橡胶、聚丙烯酸或聚四氟乙烯中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，所述正极粘结剂溶胶中的溶剂包括N-甲基吡咯烷酮和/或二甲基亚砜；
优选地，所述正极粘结剂溶胶中的固含量为2～10％。
5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，所述不含固态电解质的负极极片的制备方法包括：
将负极活性物质、导电碳和负极粘结剂溶胶混合，得到负极浆料，然后将所述负极浆料涂覆于负极集流体上，烘干，得到所述不含固态电解质的负极极片；
优选地，所述负极浆料中的固含量为30～70％；
优选地，所述不含固态电解质的负极极片的孔隙率为40～80％；
优选地，所述负极粘结剂溶胶中的粘结剂包括丁苯橡胶和/或聚丙烯酸；
优选地，所述负极粘结剂溶胶中的溶剂包括水。
6.根据权利要求1-5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将极片浆料涂覆于集流体上，干燥，制备得到不含固态电解质的极片；
所述不含固态电解质的极片为不含固态电解质的正极极片或不含固态电解质的负极极片；
所述不含固态电解质的正极极片的制备方法包括：将正极活性物质、导电碳和正极粘结剂溶胶混合，得到正极浆料，然后将所述正极浆料涂覆于正极集流体上，烘干，得到所述不含固态电解质的正极极片；
所述不含固态电解质的负极极片的制备方法包括：将负极活性物质、导电碳和负极粘结剂溶胶混合，得到负极浆料，然后将所述负极浆料涂覆于负极集流体上，烘干，得到所述不含固态电解质的负极极片；
(2)将固态电解质溶液浸入步骤(1)所述不含固态电解质的极片中，干燥，压片，得到所述固态电池用极片。
7.一种固态电池用极片，其特征在于，所述极片由权利要求1-6任一项所述的固态电池用极片的制备方法制得。
8.根据权利要求7所述的极片，其特征在于，所述固态电池用极片为固态电池用正极极片；
优选地，所述固态电池用正极极片包括导电碳、正极活性物质、粘结剂和固态电解质；
优选地，所述固态电池用正极极片的孔隙率≤30％；
优选地，所述固态电池用正极极片中粘结剂的含量≤3％；
优选地，所述固态电池用正极极片中导电碳的含量为0.5～8％；
优选地，所述固态电池用正极极片中正极活性物质的含量为3～90％；
优选地，所述固态电池用正极极片中固态电解质的含量为10～70％。
9.根据权利要求7所述的极片，其特征在于，所述固态电池用极片为固态电池用负极极片；
优选地，所述固态电池用负极极片包括导电碳、负极活性物质、粘结剂和固态电解质；
优选地，所述固态电池用负极极片的孔隙率≤30％；
优选地，所述固态电池用负极极片中粘结剂的含量≤20％；
优选地，所述固态电池用负极极片中导电碳的含量为0.5～10％；
优选地，所述固态电池用负极极片中正极活性物质的含量为5～90％；
优选地，所述固态电池用负极极片中固态电解质的含量为1～80％。
10.一种固态电池，其特征在于，所述固态电池包括如权利要求7-9任一项所述的固态电池用极片。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114899364A (zh) * 2022-06-13 2022-08-12 蜂巢能源科技(无锡)有限公司 一种负极极片及其制备方法和应用
CN117936712A (zh) * 2024-03-21 2024-04-26 潍柴动力股份有限公司 一种固态电池正极极片致密性的改善方法和一种固态电池

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6097561A (ja) * 1983-10-31 1985-05-31 Hitachi Ltd 固体電解質二次電池
JP2010218686A (ja) * 2008-03-07 2010-09-30 Tokyo Metropolitan Univ 電極活物質充填方法及び全固体電池の製造方法
KR20150049588A (ko) * 2013-10-30 2015-05-08 에스케이이노베이션 주식회사 기공 채널이 형성된 그라파이트 펠트를 포함하는 소듐 이차전지
CN105374980A (zh) * 2014-08-15 2016-03-02 中国科学院物理研究所 界面浸润的准固态碱金属电池、电池电极及电池制备方法
CN108232318A (zh) * 2018-01-30 2018-06-29 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种全固态动力锂离子电池的制作方法
CN108258323A (zh) * 2018-01-30 2018-07-06 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种高比能全固态锂电池的制作方法
CN111162309A (zh) * 2020-01-15 2020-05-15 东南大学 一种固态电解质-正极复合材料及其制备和应用方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6097561A (ja) * 1983-10-31 1985-05-31 Hitachi Ltd 固体電解質二次電池
JP2010218686A (ja) * 2008-03-07 2010-09-30 Tokyo Metropolitan Univ 電極活物質充填方法及び全固体電池の製造方法
KR20150049588A (ko) * 2013-10-30 2015-05-08 에스케이이노베이션 주식회사 기공 채널이 형성된 그라파이트 펠트를 포함하는 소듐 이차전지
CN105374980A (zh) * 2014-08-15 2016-03-02 中国科学院物理研究所 界面浸润的准固态碱金属电池、电池电极及电池制备方法
CN108232318A (zh) * 2018-01-30 2018-06-29 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种全固态动力锂离子电池的制作方法
CN108258323A (zh) * 2018-01-30 2018-07-06 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司 一种高比能全固态锂电池的制作方法
CN111162309A (zh) * 2020-01-15 2020-05-15 东南大学 一种固态电解质-正极复合材料及其制备和应用方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
XINZHI CHEN等: "Enhancing interfacial contact in all solid state batteries with a cathode-supported solid electrolyte membrane framework", 《ENERGY & ENVIRONMENTAL SCIENCE》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114899364A (zh) * 2022-06-13 2022-08-12 蜂巢能源科技(无锡)有限公司 一种负极极片及其制备方法和应用
CN114899364B (zh) * 2022-06-13 2023-09-12 蜂巢能源科技(无锡)有限公司 一种负极极片及其制备方法和应用
CN117936712A (zh) * 2024-03-21 2024-04-26 潍柴动力股份有限公司 一种固态电池正极极片致密性的改善方法和一种固态电池

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