CN120674564A - 固态电池单元和含复合多功能电解质层固态电池的制备方法 - Google Patents

固态电池单元和含复合多功能电解质层固态电池的制备方法

Info

Publication number
CN120674564A
CN120674564A CN202510849322.1A CN202510849322A CN120674564A CN 120674564 A CN120674564 A CN 120674564A CN 202510849322 A CN202510849322 A CN 202510849322A CN 120674564 A CN120674564 A CN 120674564A
Authority
CN
China
Prior art keywords
solid
composite
active material
negative electrode
positive
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
Application number
CN202510849322.1A
Other languages
English (en)
Inventor
请求不公布姓名
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gubang Juneng Technology Foshan Co ltd
Original Assignee
Gubang Juneng Technology Foshan Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gubang Juneng Technology Foshan Co ltd filed Critical Gubang Juneng Technology Foshan Co ltd
Priority to CN202510849322.1A priority Critical patent/CN120674564A/zh
Publication of CN120674564A publication Critical patent/CN120674564A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H01M10/05—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
    • H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/05—Accumulators with non-aqueous electrolyte
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0583—Construction or manufacture of accumulators with folded construction elements except wound ones, i.e. folded positive or negative electrodes or separators, e.g. with "Z"-shaped electrodes or separators
    • 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
    • H01M10/058—Construction or manufacture
    • H01M10/0585—Construction or manufacture of accumulators having only flat construction elements, i.e. flat positive electrodes, flat negative electrodes and flat separators
    • 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)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

本发明公开了一种固态电池单元和含复合多功能电解质层固态电池的制备方法，其通过复合材料体系实现单层电解质的多功能集成，相较于传统的PE/PP隔膜体系，本发明中的复合电解层中无机材料占比＞90％，具有极佳的耐高温性能，在电池可能发生热失控时保持结构完整性。本发明优化离子液体与导电盐的局部化添加方式，避免高温降解；简化制造流程，确保电解质层与电极的紧密界面接触，降低阻抗。相较于传统的液态锂离子电池，本发明制备的固态电池液态含量＜1％，兼具高安全性和循环性能。本发明重点解决传统固态电池中电解质层功能单一(如仅关注离子传导)、界面阻抗大、热稳定性差、机械强度不足等问题，提升电池的综合性能与安全性。

Description

固态电池单元和含复合多功能电解质层固态电池的制备方法
技术领域
本发明属于固态锂离子电池制造技术领域，具体涉及一种固态电池单元和含复合多功能电解质层固态电池的制备方法。
背景技术
传统锂离子电池使用的是易燃的液态电解质，存在起火、爆炸的风险，尤其是在热失控或机械损伤(如针刺、碰撞挤压)情况下。固态电池使用固态电解质，热稳定性更高，不易燃，大幅度提升了电池的本质安全性。这对于电动汽车、航空航天、储能系统等对安全性要求极高的场景至关重要。固态电池被视为“后锂离子时代”的关键技术，是实现电动化和碳中和目标的重要抓手。全球多家科技巨头、车企与能源公司正加大投入，争夺固态电池技术的主导权，其研发水平已经成为衡量国家能源科技竞争力的重要指标。
尽管固态电池的研发跨域数十年，实际应用中仍面临以下挑战：
1、界面问题：刚性氧化物电解质与电极间物理接触差，导致界面阻抗高、离子迁移效率低。
2、热管理缺陷：充放电过程局部热量积累易引发锂枝晶，而传统电解质导热系数低，热量无法快速扩散。
3、安全性不足：电解质层本身缺乏主动防火机制，当电池内短路时，瞬时电流可达几千安时，产生的温度可至数千度，热失控时无法阻断链式反应。
4、机械性能差：纯氧化物电解质脆性大，电池循环中易开裂失效。
目前，虽然有能部分解决的技术方案，但是仍有局限性：
1、单一功能改性：如添加阻燃剂(如APP)仅改善防火性，但牺牲离子电导率；添加柔性聚合物(如PVDF)增强界面贴合，却降低热稳定性。
2、离子液体直接混合：虽提升界面离子传导，但高温下易分解，且与部分溶剂相容性差。
对此亟需一种一体化多功能电解质层，其在保证高离子电导率(>10-3S/cm)的同时，协同解决热管理、阻燃及机械稳定性问题。
发明内容
有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种固态电池单元和含复合多功能电解质层固态电池的制备方法，其固态电池单元离子电导率高，且具有高阻燃性能、机械稳定性，同时具有较好热管理性能。
为实现上述目的，本发明提供了一种固态电池单元，包括复合负极片、正极片、隔离膜，隔离膜将复合负极片、正极片分开，复合负极片、正极片夹持在隔离膜两端面处；
所述复合负极片包括负极基材、离子液体层、负极活性材料层、复合电解质浆料层，负极基材上设置有负极活性材料层，负极活性材料层上设置有复合电解质浆料层，复合电解质浆料层外设置有离子液体层；
所述正极片包括正极基材、正极活性涂层，正极活性涂层设置在正极基材的表面上。
作为本发明的进一步改进，还包括绝缘胶框，正极片安装在绝缘胶框内；正极片的厚度小于或等于绝缘胶框的厚度，绝缘胶框上设置有缺口，与正极片连接的正极极耳穿过缺口从而使正极极耳的端面不高于绝缘胶框；绝缘胶框设置在复合负极片上或套装在正极片外或固定在隔离膜上，最终形成复合负极片、隔离膜、安装在绝缘胶框内的正极片的成叠结构。
绝缘胶框不是一个完整的框而是留出了正极极耳处的缺口，以保证电芯整体的平整度(正极极耳位不会超厚影响后续热压)。绝缘胶框为单层制备，节省工序，巧妙的点更在于框胶厚度刚好与正极片相同，正极片镶嵌与框胶内部刚好形成一个完整平面，无高度差；正负极加夹层组合后完全平整，继续任意堆叠都可以。当然绝缘胶框设置在复合负极片上是最优的选择，因为这样制造工艺更简单、方便。绝缘胶框设置在复合负极片上后，隔离膜位于绝缘胶框内将正极片和复合负极片分开。
负极基材为导电材料，可以选择铜箔；复合电解质浆料层厚度为10-50μm；所述正极片包括正极基材、正极活性涂层，正极活性涂层设置在正极基材的表面上；正极基材为导电材料，可以选择铝箔。
作为本发明的进一步改进，所述复合负极片上安装有负极极耳，所述正极片上安装有正极极耳，所述绝缘胶框上设置有缺口，正极极耳装入缺口。
作为本发明的进一步改进，所述负极极片的负极集流体延伸出有负极极耳；所述正极极片的正极集流体延伸出有正极极耳；所述正极极耳与正极片连接处贴有绝缘胶或绝缘涂层。
作为本发明的进一步改进，正极片、负极片、隔离膜形成叠片结构，构成裸电芯。叠片结构优选为Z型(堆叠方向交替式)或对称式结构，以优化离子传输路径与空间均匀性。隔离膜为绝缘性微孔薄膜，优选为PP、PE。
本发明还公开了一种含复合多功能电解质层固态电池的制备方法，包括如下步骤：
S100、负极片的制备：
S110、将粘结剂分散于电解质溶剂，待溶解后按质量份数比加入电解质材料85-92、高导热材料0.5-4、失效抑制材料0.5-4、阻燃材料2-7，充分混合均匀，获得复合电解质浆料；
S120、将以下组分按照质量份数比取出混合，经高速搅拌得到分散均匀制成含有负极活性物质的负极活性材料：85-95活性物质硅碳负极(克容量1200mAh/g)，2-6的导电剂，0.2-2的单壁碳管，2-8的粘结剂；再加入负极溶剂(可以用水)，制成负极活性物质浆料；导电剂为导电材料，可以是导电炭黑、碳纳米管、石墨烯其中的一种或其任意组合；
S130、将负极活性材料均匀地涂在负极基材表面，经过干燥，得到负极片；再将复合电解质浆料涂覆在负极片表面，得具有复合电解质浆料层的复合负极片，复合电解质浆料层厚度为10-50μm；
S200、正极片的制备
S210、将正极活性物质、导电剂、PVDF，按照94-98：0.5-2：1-3的质量份数比取出，搅拌得到分散均匀制成含有正极活性物质的混合物；导电剂为导电材料，可以是导电炭黑、碳纳米管、石墨烯其中的一种或其任意组合；
S220、将S210制备的混合物分散于正极溶剂制成正极活性材料；
S230、将S220制备的正极活性材料涂在正极基材表面形成正极活性涂层，干燥后经辊压设备进行压实处理，压实密度为3.2-3.6g/cm3，得到正极片坯料；
S240、将得到的正极片坯料进行模切，制备得单张正极片；
电解质溶剂、正极溶剂均可采用NMP(N-甲基吡咯烷酮)，当然也可采用γ-戊内酯(GVL)、环丁砜衍生物、碳酸丙烯酯(PC)等其中一种或任意组合进行替代。
S300、电池的制备
S310、叠片组装
将离子液体涂覆在正极片或复合负极片的表面上形成离子液体层；涂覆的方式可以是印刷或喷涂等；
依次叠加正极片、负极片、隔离膜形成叠片结构，构成单一固态电池单元；重复堆叠单一固态电池单元至设定层数，即完成固态电芯的制备；将固态电芯进行电池化成，获得固态电池。
作为本发明的进一步改进，S110中，复合电解质浆料中粘合剂含量为1-6wt％、电解质材料含量≥80wt％。
作为本发明的进一步改进，S120中，所述负极活性材料选自石墨、硅碳、纯硅，锂金属其中一种或其任意组合。
作为本发明的进一步改进，S210中所述正极活性材料为含镍钴锰的锂氧化物，其中镍的重量百分比为80％以上。正极活性材料包括NCM811、NCM83、NCM90(NCM9055)、NCA、NCMA等，当然也可以选择其中一种或其任意组合。
作为本发明的进一步改进，粘结剂选自于聚偏二氟乙烯(PVDF),聚氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)，聚丙烯酸(PAA),羧甲基纤维素钠(CMC),聚丙烯酸酯共聚物(SBR),聚环氧乙烷(PEO),聚丙烯酰胺(PAM),聚乙烯醇(PVA),聚乙烯醇缩丁醛酯(PVB),丁腈橡胶(NBR),氢化橡胶(SEBS),氢化丁腈橡胶(HNBR)，水玻璃(硅酸钠/硅酸钾)，胶凝硅酸盐水泥(Geopolymer)，氢氧化铝(Al(OH)3)/氧化铝胶，磷酸铝(AlPO4)/聚磷酸盐，磷酸锂(Li3PO4)，硼酸钠、硼酸锂玻璃(如Li2O–B2O3体系)中的一种或其任意组合；
电解质材料选自于Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(x＝0-0.6,LATP),Ta掺杂的LLZO(Li7- xLa3Zr2-xTaxO12(x＝0-0.6,LLZTO),Nb掺杂的LLZO(Li7-xLa3Zr2-xNbxO12(x＝0-0.6，LLZNO),Ga掺杂的LLZO(Li7-3xGaxLa3Zr2O12(x＝0-0.6，LLGZO)，Li7-3xAlxLa3Zr2O12(x＝0–0.4)，Li7La3- xSrxZr2O12(x＝0–0.6)，Li7La3-xBaxZr2O12(x＝0–0.6)，Li7-3xAlxLa3Zr2-γTaγO12(x,y＝0–0.4)，Li7-3xGaxLa3Zr2-γNbγO12，Li1+xAlxGe2-x(PO4)3(x＝0-0.6，LAGP)，Li1+xTa2P1-xSixO8(x＝0-1，LTPSO)，Li1+xZr2SixP3-xO12(0≤x≤3)；Li2-xLa(1+x)/3Nb2O6F(x＝0–0.8)，Li2-xLa(1+x)/3Ta2O6F(x＝0–0.8)中的一种或其任意组合；高导热材料选自于氮化硅(Si3N4)，氮化铝(AlN)，碳化硅(SiC)，氧化铝(Al2O3)，氮化镓(GaN)，氮化硼(BN)，氧化镁(MgO)，碳化钛(TiC)中的一种或其任意组合；
失效抑制材料选自于氯化钠(NaCl)，硝酸钠(NaNO3)，碳酸钠(Na2CO3)，氯化钙(CaCl2)，硝酸钙(Ca(NO3)2)，乙酸钙(Ca(CH3COO)2)，氢氧化钙(Ca(OH)2)，硝酸锶(Sr(NO3)2)，氯化锶(SrCl2)，硫酸铜(II)(CuSO4)，氯化铜(II)(CuCl2)，硝酸铜(II)(Cu(NO3)2)，偏铝酸钠(NaAlO2)，铁铝矾FeAl(SO4)2·12H2O，氢氧化镁(Mg(OH)2)，氢氧化铝，钛酸钡(BTO)，聚乙二醇(PEG)，十水硼砂(Na2B4O7·10H2O)中的一种或其任意组合；
阻燃材料选自于硫酸铝钾，AlK(SO4)2·12H2O，氧化硅(SiO2)，三聚氰胺(Melamine,C3H6N6)，三聚氰胺甲醛树脂(MelamineFormaldehydeResin)，三聚氰胺磷酸盐(MelaminePhosphate)，三聚氰胺氰尿酸盐(melaminecyanurate),三聚氰胺硼酸盐(MelamineBorate)，氨基三聚磷酸铵(AmmoniumPolyphosphate,APP)，氰尿酸(CyanuricAcid)，腙类和肼类化合物，三苯基磷酸酯(Triphenylphosphate,TPP)，三聚氰胺磷酸盐(MelaminePhosphate)，三聚氰胺聚磷酸盐(MelaminePolyphosphate)，三水合醋酸钠(CH3COONa·3H2O)中的一种或其任意组合。
作为本发明的进一步改进，S300还包括：
S320、第一次热压
将叠片后的固态电芯置于真空热压机中，进行第一次热压处理；热压温度：60～80℃；压力：20～40MPa；压力：20～40MPa，5～10分钟；在惰性气氛或真空条件下进行，防止材料吸湿或氧化；
S330、极耳焊接
完成第一次热压后，将裸电芯从热压模具中取出，进行极耳焊接；
S340、第二次热压
将电芯再次放入热压设备中进行第二次热压；热压温度：60～90℃；压力：30～80MPa；时间：3～8分钟；
S350、铝塑壳封装
将定型电芯置入预制的铝塑膜壳体中，然后进行热封操作；热封温度：130～150℃；真空度：＜10Pa；压力：≥0.2MPa；时间：3～6秒/边；
S360、静置老化
将电芯置于干燥环境中静置老化，静置时间：12–24小时；室温或30℃恒温条件下；环境湿度要求：RH＜1％，或氮气保护下。
作为本发明的进一步改进，S120中，粘接剂由以下组分按照质量份数比取出混合而成：2-5的粘结剂SBR，0.4-3的粘结剂PAA。
作为本发明的进一步改进，S110中，粘结剂包括HNBR、PVDF、PAN，三者质量份数比为7-9:0.5-2:0.5-2；粘结剂溶解在电解质溶剂中，且固含量为5％-15％。
作为本发明的进一步改进，S110中，粘结剂为HNBR、PAN，二者质量份数比为7-9:1-4；将粘结剂加入到电解质溶剂中，形成质量分数为10％-20％的溶液体系，充分搅拌至粘结剂完全溶解。
作为本发明的进一步改进，S110中，将固态电解质粉体LLZTO、氮化铝、氧化铝、偏铝酸钠、BTO、三聚氰胺氰尿酸盐按照以下质量份数比取出混合均匀：LLZTO＝80-90，高导热材料氮化铝＝0.5-2，氧化铝＝3-6，偏铝酸钠＝0.5-2，BTO＝0.5-2，三聚氰胺氰尿酸盐＝3-5；制得黏度为75000-85000mPa·s，固含量大于等于70％的复合电解质浆料。
作为本发明的进一步改进，S110中，将固态电解质粉体Li2-xLa(1+x)/3Nb2O6F、氮化铝(AlN)、氧化铝、偏铝酸钠、BTO、氨基三聚磷酸铵按照以下重量份数比取出并混合均匀：
固态电解质粉体Li2-xLa(1+x)/3Nb2O6F＝80-92、氮化铝(AlN)＝0.5-2、氧化铝＝3-6、偏铝酸钠＝0.5-2、BTO＝0.5-2、氨基三聚磷酸铵＝3-5；
最终得到黏度为75000-90000cP，固含量为80％的复合电解质浆料。
作为本发明的进一步改进，S120中，所述负极活性材料以去离子水为负极溶剂，浆料固含量为42％-48％，浆料黏度控制在3000-5000mPa·s。
作为本发明的进一步改进，S130中，负极活性材料采用双面涂布方式均匀涂布在负极基材表面，涂布完成后在80-120℃下预干燥10-30分钟，再在真空环境下于120-160℃彻底干燥4-12小时，以去除残余水分；烘干之后进行辊压，负极压实密度为1.4-1.7g/cm3，获得复合负极片。
作为本发明的进一步改进，S310中，将锂盐先溶解于离子液体中，锂盐浓度为1-2mol/L；离子液体选自于1-乙基-3-甲基咪唑鎓离子(EMIM+，1-ethyl-3-methylimidazolium)，1-丁基-3-甲基咪唑鎓离子(BMIM+，1-butyl-3-methylimidazolium)，N-甲基-N-丙基吡咯烷鎓(PYR13 +)，双(三氟甲基磺酰)亚胺(TFSI-，bis(trifluoromethanesulfonyl)imide)，EMIM-TFSI、BMIM-PF6中的一种或其任意组合；锂盐选自于六氟磷酸锂(LiPF6)，四氟硼酸锂(LiBF4)，双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)，双(氰基甲基)磺酰亚胺锂(LiFSI)，硝酸锂，二草酸硼酸锂(LiBOB)中的一种或其任意组合。
作为本发明的进一步改进，S310中，将浓度为1.2mol/L的LiFSI/Pyr13FSI离子液体印刷在复合负极片表面，控制单位面积印刷用量为单位面积复合电解质层质量的3％-6％。
作为本发明的进一步改进，S230的干燥采用低温预干后再高温终干，在80-120℃预干10min，然后在120-170℃终干20min，控制残余水分<300ppm。
本发明的有益效果是：
本发明的固态电池包含有正极活性材料端，其具有正极活性材料；负极活性材料端，其具有负极活性材料；以及一位于所述正极活性材料端与所述负极活性材料端的复合电解质系统，其允许锂离子在正极活性材料端与负极活性材料端移动，以进行充电与放电的一电化学反应。其中，固体-固体界面通过微量离子液体降低阻抗。
本发明的复合电解质层包含有粘合剂，氧化物电解质材料，高导热材料，失效抑制材料及阻燃材料。粘合剂提供粘合力，氧化物电解质提供离子输运，导热材料在电芯产热时及时将热量排出，失效抑制材料受热反应，并于高能量态的正负极发生反应，吸收能量，阻燃材料则进一步防止电芯爆燃。复合电解质层相互耦合，可有效提升电池安全性。
本发明通过复合材料体系(粘合剂+氧化物电解质+高导热剂+失效抑制材料+阻燃剂)实现单层电解质的多功能集成，相较于传统的PE/PP隔膜体系，本发明中的复合电解层中无机材料占比＞90％，具有极佳的耐高温性能，在电池可能发生热失控时保持结构完整性。本发明优化离子液体与导电盐的局部化添加方式，避免高温降解；简化制造流程，确保电解质层与电极的紧密界面接触，降低阻抗。相较于传统的液态锂离子电池，本发明制备的固态电池液态含量＜1％，兼具高安全性和循环性能。
本发明重点解决传统固态电池中电解质层功能单一(如仅关注离子传导)、界面阻抗大、热稳定性差、机械强度不足等问题，通过集成粘接-导热-阻燃-失效抑制-离子传导多功能于一体的电解质层设计，提升电池的综合性能与安全性。尤其适用于高能量密度、高安全需求的动力电池及储能场景。
附图说明
图1为实施例一制备方法的流程示意框图；
图2为实施例一中复合负极片的照片；
图3为实施例一中负极片、正极片、单一固态电池单元的结构示意图；
图4为实施例一中固态电池的针刺实验照片；
图5为实施例一中固态电池针刺实验电压和温度随时间变化曲线；
图6为实施例一中固态电池长循环容量保持率曲线；
图7为实施例二中负极片、正极片、单一固态电池单元的结构示意图；
图8为实施例二中固态电池的针刺实验照片；
图9为实施例二中固态电池针刺实验电压和温度随时间变化曲线；
图10为实施例二中固态电池长循环容量保持率曲线；
1-复合负极片；2-负极极耳；3-绝缘胶框；4-缺口；5-正极片；6-正极极耳；7-绝缘胶；8-单一固态电池单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例一
参见图1，本实施例的含复合多功能电解质层固态电池的制备方法，包括以下步骤：
S100、负极片的制备：
S110、将粘结剂HNBR,PVDF,PAN溶解于NMP中，三者重量份数比为8:1:1，固含量为10％；待上述胶体溶解后按以下重量份数比依次添加：88固态电解质粉体Li7-xLa3Zr2- xTaxO12(x＝0.6,LLZTO)，1高导热材料氮化铝(AlN)，5氧化铝，1偏铝酸钠(失效抑制材料粉体)，1BTO(钛酸钡基铁电材料)，4MCA(阻燃材料粉体，三聚氰胺氰尿酸盐)混合均匀，制得黏度大于等于80000mPa·s，固含量大于等于70％的复合电解质浆料(优选为复合电解质浆料的固含量为78％)；粘结剂溶解时搅拌速度为1000-2000rpm；搅拌时间为2-4小时；搅拌时恒温在25-30℃，以保证浆料稳定性；加入电解质浆料后，搅拌速度为3000-5000rpm；搅拌时间为6-12小时；最终使得电解质浆料中粉体粒径分布一致，均为1-2μm；
S120、将以下组分按照重量份数比取出混合，经高速搅拌得到分散均匀制成含有负极活性物质的负极活性材料：
92活性物质硅碳负极(克容量1200mAh/g)，3的导电剂(导电炭黑)，0.5的单壁碳管，3的粘结剂SBR，1.5的粘结剂PAA；其中硅碳的粒径Dv50为2.5μm，使用水做溶剂，制成负极活性物质浆料，浆料中固含量为45％；
负极活性物质浆料以去离子水为分散介质，固含量优选为42％-48％，更优选45％之间，这样具备良好的流变性能，适用于双面涂布工艺。为提高涂布一致性，负极活性物质浆料黏度优选控制在3000-5000mPa·s(测量条件：25℃，转速50rpm)。
S130、负极活性物质浆料采用双面涂布方式均匀涂布在铜箔集流体两面，铜箔厚度5-8μm；涂布完成后在80-120℃下预干燥10-30分钟，再在真空环境下于120-160℃彻底干燥4-12小时，以去除残余水分，最终得到致密且均匀的负极片。再将复合电解质浆料通过挤压涂布均匀于负极片两面，烘干之后进行辊压，得复合负极片1；成品见图2。涂布速度为5-40m/s,烘干温度为60-160℃，烘干时间为30-60min。辊压压力为50-150吨；更优选地，辊压压力为120-150吨。辊压之后复合负极片中，负极压实密度为1.4-1.7g/cm3；
S140、将1.2mol/L的LiFSI/Pyr13FSI离子液体通过微凹版印刷印在复合负极片表面；离子液体中，锂盐浓度为1-2mol/L；离子液体印刷过程中，印刷速度为5-10m/s,湿度控制-40—60露点，更优选地，环境湿度控制在-50至60露点；
S150、通过丝网印刷机在复合负极片四周打印宽度为1-5㎜的绝缘胶框3(优选为3㎜)；硅胶可选择室温硫化型弹性硅橡胶(RTV)、导热硅胶、三防涂覆硅胶等等，理论上只要能实现正极片安装且绝缘就行，对材料没有特别要求。优选为室温硫化型弹性硅橡胶，其具有良好的附着性、柔韧性与耐高温性能；绝缘胶框3采用40-120目丝网，通过间歇式印刷模式一次或多次叠加成型；其定位精度控制在±0.2mm范围内，以确保后续叠片或层压过程中的密封效果与电解质保持性能；绝缘胶框3的厚度与正极极片厚度保持一致；具体地绝缘胶框3为单面，且带有缺口4，缺口四的宽度与正极极耳宽度相同；
所述绝缘胶框3上预设有缺口4，该缺口4优选设置在与正极极耳对应位置，缺口宽度优选与所述正极极耳的宽度一致，以便于电芯叠层后正极极耳顺利引出、避免述绝缘胶框3干扰导通路径。更优选地，所述缺口的长度略大于正极极耳宽度0.01-0.05mm，以便于公差控制和定位一致性。
缺口4的边缘可为圆弧过渡结构，以防止应力集中；绝缘胶框3的角部可设计为圆角R＝0.5～1mm，防止撕裂。
S160、通过激光模切复合负极片制备得单面附着有绝缘胶框3的复合负极片1；带有单面胶框结构的复合负极片1通过激光模切工艺裁切制得，激光模切参数优选为：功率1030W，切割速度300-1000mm/s，切割精度控制在±0.1mm以内，以确保极片边缘平整、尺寸一致，不影响层压定位。激光切割过程中设置自动定位系统以防胶框错位或烧损。采用底膜保护方式防止激光烧蚀极片表面；可同步激光打标进行二维码标识，提升溯源管理；
S170、参见图3，在复合负极片1上安装负极极耳2，完成负极片的制备，所述负极极耳2位于极片1单侧中心位置；进一步地，如图3所示，所述负极极耳2设置于复合负极片1的单侧边缘中心位置，即位于该边对应边长的中点±1mm范围内，以便于电芯模组中极耳统一排布，提高后续焊接或引出一致性。
S200、正极片的制备
S210、将三元材料NCM811(LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2)作为正极活性物质，正极活性物质、导电炭黑、PVDF，按照97.5：1：1.5的重量份数比关系取出，经高速搅拌得到分散均匀制成含有正极活性物质的混合物，其中正极活性物质的粒径Dv50为4μm；PVDF分子量为40-90万；正极活性材料通过高速分散(优选转速为3000-6000rpm)搅拌30-90分钟，使正极活性物质、导电剂和粘结剂均匀分散；
S220、将S210制备的混合物使用NMP(N-甲基吡咯烷酮)作为溶剂制成正极活性材料，正极活性材料中的固体含量为58-62％，优选控制在60％，以确保浆料具备良好的流动性和涂布性；
S230、将S220制备的正极活性材料均匀地涂在铝箔两面形成正极活性涂层，经过干燥、辊压机压实，得到正极片坯料；
采用“低温预干+高温终干”模式，如：90℃10min+120℃20min；在真空烘箱中最终干燥4～12小时，控制残余水分<300ppm。干燥后的正极片经辊压设备进行压实处理，优选压实密度为3.2-3.6g/cm3，辊压温度控制在50-80℃，辊隙调整范围为60-100μm，以提升电极的体积能量密度和机械稳定性。最终获得结构致密、分布均匀的正极极片，用于后续电芯组装工艺。
S240、将得到的正极片坯料进行模切；overhang区域面积占负极片总面积的百分比值，其中负极片靠近正极片绝缘层一侧边缘的overhang区域的宽度为2mm，另一侧边缘的overhang区域的宽度为1mm；制备得单张正极片5(参见图3，图1中为正极极片)；Overhang的面积占比公式为(300÷W)％，其中W是负极片宽度(单位：mm)。
S250、参见图3，在单张正极片5上安装正极极耳6，完成正极片的制备。正极极耳6位于单张正极片5单侧中心位置；正极极耳6设置于正极片5的单侧边缘中心位置，即位于该边长度方向的中点±0.1mm范围内，以便于后续电芯叠层结构中极耳排布的一致性与焊接工艺的标准化。
将极片5极耳处贴绝缘胶7，为提升极耳绝缘性与层间耐压性能，在正极片5的正极极耳6区域贴附一段绝缘胶7。所述绝缘胶7优选为高耐温聚酰亚胺(PI)胶带或阻燃硅胶胶带，其具有良好的电气绝缘性、耐热性与粘附性能。所述绝缘胶7的长度与正极极耳6的宽度一致，优选为2-6mm，进一步优选宽度为3±0.2mm，更优选为极耳宽度±0.2mm，胶带宽度为3mm，用以覆盖正极极耳与复合负极片交界区域，防止电极短接或机械磨损。优选地，贴绝缘胶7的厚度为0.1-0.5mm；更优选地，厚度为0.1-0.2mm；起到绝缘作用的同时，不会对后续固态电池热压过程造成影响；
采用叠片形成裸电芯，如图3所示，正极片5完全嵌入绝缘框胶3中；
S300、电池的制备
S310、叠片组装
参见图3，通过层压设备依次叠加正极片、负极片、隔离膜形成叠片结构，构成裸电芯。叠片结构优选为Z型(堆叠方向交替式)或对称式结构，以优化离子传输路径与空间均匀性。隔离膜为绝缘性微孔薄膜，材质以PP、PE为主。电芯结构中，每片正极片5完全嵌入设于负极片上的绝缘胶框3中，实现电芯内部空间边界的绝缘隔离，提升封装稳定性和界面兼容性；完成上述步骤即制得单一固态电池单元8(包含一正一负及一层复合电解质层)；重复堆叠单一固态电池单元8至设定层数，即可完成固态电芯的制备；隔离膜将复合负极片、正极片分离。在完成极片堆叠后，对电芯进行如下多步封装处理，确保界面致密性、结构稳定性与电化学性能：
为减少后续电芯热压过程中短路问题，在固态电芯制备完成之后，通过特殊治具/辅助机械手抓取后置于热压机中；更优选地，固态电芯中除绝缘框胶3及正极极耳6位存在胶，其他位置不存在胶体。
S320、第一次热压(预压合)
将叠片后的固态电芯置于真空热压机中，进行第一次热压处理，以提升层间接触紧密度、减少界面孔隙。热压温度：60～80℃；压力：20～40MPa；压力：20～40MPa，5～10分钟；在惰性气氛或真空条件下进行，防止材料吸湿或氧化；这有助于复合固态电解质与极片间形成致密界面，提高离子传导路径的一致性。
S330、极耳焊接
完成第一次热压后，将裸电芯从热压模具中取出，进行极耳焊接。极耳材料：镍带(负极)/铝带(正极)。优选激光焊接或超声焊接；激光功率或超声振幅根据极耳厚度调节；焊点均匀、无虚焊。焊接完成后检查焊点强度与导通性，必要时进行电阻测试筛选。
S340、第二次热压
完成极耳焊接后，将电芯再次放入热压设备中进行第二次热压，以确保极耳焊点与极片整体结合更紧密，同时使电芯结构趋于定型。热压温度：60～90℃；压力：30～80MPa；时间：3～8分钟。该步骤可进一步增强界面黏结，避免后续封装过程中材料层发生错位。
S350、铝塑壳封装
将定型电芯置入预制的铝塑膜壳体中，将电芯准确置于壳体中央，极耳引出端留于封装区间，确保整芯在封装腔体中定位稳定将电芯封入铝塑膜后，进行三边热封操作(两侧及顶部)。首先封装两侧边缘，采用真空热封机，确保无残留气体；最后顶部封口，在极耳根部区域采用缓冲材料(如PI胶带、热熔胶)增强密封性。铝塑膜结构：三层复合膜(外层尼龙，中层铝箔，内层PP)；通过热压模具或阴阳模结构预先形成凹槽结构，便于电芯插入；
热封温度：130～150℃；真空度：＜10Pa；压力：≥0.2MPa；时间：3～6秒/边；确保铝塑膜封边处无气泡、无褶皱、无虚封，整体成型后进行称重、外观、尺寸及密封性检验。
S360、静置老化
将电芯置于干燥环境中静置老化，用于材料应力释放。静置时间：12–24小时；室温或30℃恒温条件下；环境湿度要求：RH＜1％，或氮气保护下；这可进一步提升成品率，减少后续化成过程中的异常(如电压异常、漏液、内短路等)。
S370、电池化成
将静置完成的电芯置入恒温环境下的电池化成柜中，进行多阶段电流控制的恒流恒压充电与放电循环，实现电芯材料的首次锂化。
化成温度：45±2℃；
第一阶段充电：以0.1C恒流充电至设定电压(如4.35V)；
恒压充电：转恒压4.2V直至电流降至0.02C；
静置吸收阶段：恒压结束后静置2小时；
放电阶段：0.1C恒流放电至下限电压(如2.3V)；
可多进行2–3个循环，以稳定电化学界面、提升活性物质利用率；
化成完成后，将电芯移入标准温控测试柜，进行分容测试以评估电芯性能，并根据容量一致性进行分档分类。
整个过程中分容温度：25±2℃；充电：0.5C恒流充电至4.35V+恒压充电至0.05C；放电：0.5C恒流放电至2.3V；分容测试采集参数：初始容量(mAh)、内阻(mΩ)、开路电压(OCV)、倍率响应。
实施例二
本实施例参照实施例一进行，不同之处在于极耳为同侧设置，且更换了复合电解质浆料配方，具体如下。
制备复合电解质浆料
将粘结剂HNBR与PAN按质量比8:2加入到NMP中，形成质量分数为15％的溶液体系，充分搅拌至粘结剂完全溶解。随后，依次加入固态电解质粉体Li2-xLa(1+x)/3Nb2O6F(x＝0.75，LLNOF)、高导热填料氮化铝(AlN)、氧化铝、失效抑制材料偏铝酸钠、钛酸钡(BTO)以及阻燃材料氨基三聚磷酸铵(AmmoniumPolyphosphate,APP)并混合均匀。上述粉体的质量份数比为：LLZTO＝88，AlN＝1，氧化铝＝5，偏铝酸钠＝1，BTO＝1，MCA＝4。最终得到黏度为85000cP，固含量为80％的复合电解质浆料。
其余制成与实施例一相同；
参见图7，正极极耳6与负极极耳2均设置于各自极片单侧中心位置，且所有极耳统一朝向一侧引出，形成单侧极耳结构。为提高极耳绝缘性与机械稳定性，在极耳根部贴附绝缘胶7，优选为聚酰亚胺胶带，宽度为3-6mm(优选为3㎜)，长度与极耳宽度一致。极耳处的贴胶起到放短路作用，宽度限制仅仅是为了防止短路，理论上对宽度可不做限制，只要能防止短路就行。
更具体地，正极极耳与负极极耳均设置在同一侧，方向一致。
所述极耳间距优选为25mm，极耳长度控制在1530mm，避免后续焊接重叠。
极耳聚集端与外部连接引出端之间可设置缓冲热桥结构，减缓温升。
所述单面极耳排布对位要求更高，优选采用自动光学识别系统进行对位叠层。
极耳出线方向一致有助于后续组模/模组化自动焊接，提高组装效率。
绝缘胶框3结构可沿非正极极耳侧三边封闭，正极极耳侧预留引出通道。
优选在正极极耳集中侧设置局部凸起结构或柔性缓冲层，缓解出线区域的应力集中。
实施例一与实施例二中，封装材料选择：
铝塑膜的层压结构(铝箔层、聚合物层等)，厚度范围(如20-50μm铝层)，高阻隔性、耐化学性。
封装工艺：极片叠片完成后，密封全固态电解质结构的真空热压封装步骤。
封装结构细节：
极耳引出处设计密封圈/隔离槽，防止短路及机械损伤。
优选地，焊接点需防护措施(环氧树脂涂层、胶带覆盖等)。
实施例一、实施例二制备的固态电池详细参数如下表所示。
实施例 容量 长度 宽度 厚度 能量密度 内阻
例1 40Ah 370mm 80mm 38mm 335Wh/Kg 10mΩ
例2 57Ah 260mm 160mm 40mm 330Wh/Kg 10mΩ
。
对实施例一与实施例二制备的固态电芯进行针刺及循环性能测试，具体实施步骤如下所述。
针刺通过率测试：
恒流恒压满电后；电池用直径ф3.00mm的耐高温钢针(针尖的圆锥角度为45°-60°，针的表面光洁无锈蚀、氧化层及油污)，以(80mm±5mm/s)的速度，从垂直于电池极板的方向贯穿，穿刺位置宜靠近所刺面的几何中心(钢针停留在电池中)。观察1h。判定电芯是否会起火，起火则电芯不通过针刺，不起火则判定电芯可以通过针刺。
采用恒流恒压(CC-CV)模式对电池进行充放电测试，倍率设定为1C(即电池额定容量的1倍电流)。具体充电过程如下：
充电阶段：以恒定电流1C对电池充电，直到电池电压达到设定的截止电压(例如4.2V)。达到截止电压后，转为恒定电压充电阶段，电压保持在4.2V，充电电流逐渐减小，直至电流降至0.05C为止，充电结束。
放电阶段：充电完成后，立即以恒定电流1C进行放电，直到电池电压下降至设定的截止电压(例如2.3V)，放电结束。
循环：上述充放电过程为一完整循环，重复进行多次以评估电池的容量保持率及循环稳定性。测试过程中，环境温度保持在25±1℃，通过自动化电池测试系统采集电压、电流及容量数据，绘制充放电曲线和容量衰减曲线。
实施例一制备的固态电芯针刺实验如图4所示，钢针停留1小时后，电池不起火，不冒烟，不爆炸，顺利通过针刺实验。
实施例一针刺实验过程中电压与温度随时间的变化如图5所示，钢针刺入瞬间，电芯存在瞬时压降，证明此时电芯已内短路。60分钟后，电压降至4.03V。令人印象深刻的是，在针刺实验的1小时内，电池的温度仅从室温27℃缓慢升至44℃，固态电池展现出极佳的安全性。
实施例一制备的固态电池长循环测试如图6所示，1C/1C(1C＝40A)倍率下，电池循环570周后，容量保持率为99％，未见明显衰减。
实施例二制备的固态电芯针刺实验如图8所示，钢针停留1小时后，电芯不起火，不冒烟，不爆炸，同样可以通过针刺实验。
实施例二针刺实验过程中电压与温度随时间的变化如图9所示，钢针刺入瞬间，电芯存在瞬时压降，证明此时电芯已内短路。60分钟后，电压降至4.07V。在针刺实验的1小时内，电池的温度从室温26℃缓慢升至40℃。
实施例二制备的固态电池长循环测试如图10所示，1C/1C(1C＝57A)倍率下，电池循环550周后，容量保持率为99％，未见明显衰减。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本申请所属领域技术人员所理解的通常意义。
以上所述，仅为本申请较佳的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (17)

1.一种固态电池单元，其特征在于，包括复合负极片、正极片、隔离膜，隔离膜将复合负极片、正极片分开，复合负极片、正极片夹持在隔离膜两端面处；
所述复合负极片包括负极基材、离子液体层、负极活性材料层、复合电解质浆料层，负极基材上设置有负极活性材料层，负极活性材料层上设置有复合电解质浆料层，复合电解质浆料层外设置有离子液体层；
所述正极片包括正极基材、正极活性涂层，正极活性涂层设置在正极基材的表面上。
2.如权利要求1所述的固态电池单元，其特征在于，还包括绝缘胶框，正极片安装在绝缘胶框内；正极片的厚度小于或等于绝缘胶框的厚度，绝缘胶框上设置有缺口，与正极片连接的正极极耳穿过缺口从而使正极极耳的端面不高于绝缘胶框；绝缘胶框设置在复合负极片上或套装在正极片外或固定在隔离膜上，最终形成复合负极片、隔离膜、安装在绝缘胶框内的正极片的成叠结构。
3.一种含复合多功能电解质层固态电池的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S100、负极片的制备：
S110、将粘结剂分散于电解质溶剂，待溶解后按质量份数比加入电解质材料85-92、高导热材料0.5-4、失效抑制材料0.5-4、阻燃材料2-7，充分混合均匀，获得复合电解质浆料；
S120、将以下组分按照质量份数比取出混合，经高速搅拌得到分散均匀制成含有负极活性物质的负极活性材料：85-95活性物质硅碳负极，2-6的导电剂，0.2-2的单壁碳管，2-8的粘结剂；再加入负极溶剂，制成负极活性物质浆料；
S130、将负极活性材料均匀地涂在负极基材表面，经过干燥，得到负极片；再将复合电解质浆料涂覆在负极片表面，得具有复合电解质浆料层的复合负极片；
S200、正极片的制备
S210、将正极活性物质、导电剂、PVDF，按照94-98：0.5-2：1-3的质量份数比取出，搅拌得到分散均匀制成含有正极活性物质的混合物；
S220、将S210制备的混合物分散于正极溶剂制成正极活性材料；
S230、将S220制备的正极活性材料均匀地涂在正极基材表面形成正极活性涂层，得到正极片坯料；
S240、将得到的正极片坯料进行模切，制备得单张正极片；
S300、电池的制备
S310、叠片组装
将离子液体涂覆在正极片或复合负极片的表面上形成离子液体层；
依次叠加正极片、负极片、隔离膜形成叠片结构，构成权利要求1或2中的单一固态电池单元；重复堆叠单一固态电池单元至设定层数，即完成固态电芯的制备；将固态电芯进行电池化成，获得固态电池。
4.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，S110中，复合电解质浆料中粘合剂含量为1-6wt％、电解质材料含量≥80wt％。
5.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，S120中，所述负极活性材料选自石墨、硅碳、纯硅，锂金属其中一种或其任意组合。
6.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，S210中所述正极活性材料为含镍钴锰的锂氧化物，其中镍的重量百分比为80％以上。
7.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，粘结剂选自于聚偏二氟乙烯(PVDF),聚氟乙烯-六氟丙烯共聚物(PVDF-HFP)，聚丙烯酸(PAA),羧甲基纤维素钠(CMC),聚丙烯酸酯共聚物(SBR),聚环氧乙烷(PEO),聚丙烯酰胺(PAM),聚乙烯醇(PVA),聚乙烯醇缩丁醛酯(PVB),丁腈橡胶(NBR),氢化橡胶(SEBS),氢化丁腈橡胶(HNBR)，水玻璃(硅酸钠/硅酸钾)，胶凝硅酸盐水泥(Geopolymer)，氢氧化铝(Al(OH)3)/氧化铝胶，磷酸铝(AlPO4)/聚磷酸盐，磷酸锂(Li3PO4)，硼酸钠、硼酸锂玻璃(如Li2O–B2O3体系)中的一种或其任意组合；
电解质材料选自于Li1+xAlxTi2-x(PO4)3(x＝0-0.6,LATP),Ta掺杂的LLZO(Li7-xLa3Zr2- xTaxO12(x＝0-0.6,LLZTO),Nb掺杂的LLZO(Li7-xLa3Zr2-xNbxO12(x＝0-0.6，LLZNO),Ga掺杂的LLZO(Li7-3xGaxLa3Zr2O12(x＝0-0.6，LLGZO)，Li7-3xAlxLa3Zr2O12(x＝0–0.4)，Li7La3-xSrxZr2O12(x＝0–0.6)，Li7La3-xBaxZr2O12(x＝0–0.6)，Li7-3xAlxLa3Zr2-γTaγO12(x,y＝0–0.4)，Li7- 3xGaxLa3Zr2-γNbγO12，Li1+xAlxGe2-x(PO4)3(x＝0-0.6，LAGP)，Li1+xTa2P1-xSixO8(x＝0-1，LTPSO)，Li1+xZr2SixP3-xO12(0≤x≤3)；Li2-xLa(1+x)/3Nb2O6F(x＝0–0.8)，Li2-xLa(1+x)/3Ta2O6F(x＝0–0.8)中的一种或其任意组合；
高导热材料选自于氮化硅(Si3N4)，氮化铝(AlN)，碳化硅(SiC)，氧化铝(Al2O3)，氮化镓(GaN)，氮化硼(BN)，氧化镁(MgO)，碳化钛(TiC)中的一种或其任意组合；
失效抑制材料选自于氯化钠(NaCl)，硝酸钠(NaNO3)，碳酸钠(Na2CO3)，氯化钙(CaCl2)，硝酸钙(Ca(NO3)2)，乙酸钙(Ca(CH3COO)2)，氢氧化钙(Ca(OH)2)，硝酸锶(Sr(NO3)2)，氯化锶(SrCl2)，硫酸铜(II)(CuSO4)，氯化铜(II)(CuCl2)，硝酸铜(II)(Cu(NO3)2)，偏铝酸钠(NaAlO2)，铁铝矾FeAl(SO4)2·12H2O，氢氧化镁(Mg(OH)2)，氢氧化铝，钛酸钡(BTO)，聚乙二醇(PEG)，十水硼砂(Na2B4O7·10H2O)中的一种或其任意组合；
阻燃材料选自于硫酸铝钾，AlK(SO4)2·12H2O，氧化硅(SiO2)，三聚氰胺(Melamine,C3H6N6)，三聚氰胺甲醛树脂(MelamineFormaldehydeResin)，三聚氰胺磷酸盐(MelaminePhosphate)，三聚氰胺氰尿酸盐(melaminecyanurate),三聚氰胺硼酸盐(MelamineBorate)，氨基三聚磷酸铵(AmmoniumPolyphosphate,APP)，氰尿酸(CyanuricAcid)，腙类和肼类化合物，三苯基磷酸酯(Triphenylphosphate,TPP)，三聚氰胺磷酸盐(MelaminePhosphate)，三聚氰胺聚磷酸盐(MelaminePolyphosphate)，三水合醋酸钠(CH3COONa·3H2O)中的一种或其任意组合。
8.如权利要求3所述的制备方法，其特征在于，S300还包括：
S320、第一次热压
将叠片后的固态电芯置于真空热压机中，进行第一次热压处理；热压温度：60～80℃；压力：20～40MPa；压力：20～40MPa，5～10分钟；在惰性气氛或真空条件下进行，防止材料吸湿或氧化；
S340、第二次热压
将电芯再次放入热压设备中进行第二次热压；热压温度：60～90℃；压力：30～80MPa；时间：3～8分钟；
S350、铝塑壳封装
将定型电芯置入预制的铝塑膜壳体中，然后进行热封操作；热封温度：130～150℃；真空度：＜10Pa；压力：≥0.2MPa；时间：3～6秒/边；
S360、静置老化
将电芯置于干燥环境中静置老化，静置时间：12–24小时；室温或30℃恒温条件下；环境湿度要求：RH＜1％，或氮气保护下。
9.如权利要求3-8任一项所述的制备方法，其特征在于，S120中，粘接剂由以下组分按照质量份数比取出混合而成：2-5的粘结剂SBR，0.4-3的粘结剂PAA。
10.如权利要求3-8任一项所述的制备方法，其特征在于，S110中，粘结剂包括HNBR、PVDF、PAN，三者质量份数比为7-9:0.5-2:0.5-2；粘结剂溶解在电解质溶剂中，且固含量为5％-15％。
11.如权利要求3-8任一项所述的制备方法，其特征在于，S110中，粘结剂为HNBR、PAN，二者质量份数比为7-9:1-4；将粘结剂加入到电解质溶剂中，形成质量分数为10％-20％的溶液体系，充分搅拌至粘结剂完全溶解。
12.如权利要求3-8任一项所述的制备方法，其特征在于，S110中，将固态电解质粉体LLZTO、氮化铝、氧化铝、偏铝酸钠、BTO、三聚氰胺氰尿酸盐按照以下质量份数比取出混合均匀：LLZTO＝80-90，高导热材料氮化铝＝0.5-2，氧化铝＝3-6，偏铝酸钠＝0.5-2，BTO＝0.5-2，三聚氰胺氰尿酸盐＝3-5；制得黏度为75000-85000mPa·s，固含量大于等于70％的复合电解质浆料。
13.如权利要求3-8任一项所述的制备方法，其特征在于，S110中，将固态电解质粉体Li2-xLa(1+x)/3Nb2O6F、氮化铝(AlN)、氧化铝、偏铝酸钠、BTO、氨基三聚磷酸铵按照以下重量份数比取出并混合均匀：
固态电解质粉体Li2-xLa(1+x)/3Nb2O6F＝80-92、氮化铝(AlN)＝0.5-2、氧化铝＝3-6、偏铝酸钠＝0.5-2、BTO＝0.5-2、氨基三聚磷酸铵＝3-5；
最终得到黏度为75000-90000cP，固含量为80％的复合电解质浆料。
14.如权利要求3-8任一项所述的制备方法，其特征在于，S130中，负极活性材料采用双面涂布方式均匀涂布在负极基材表面，涂布完成后在80-120℃下预干燥10-30分钟，再在真空环境下于120-160℃彻底干燥4-12小时，以去除残余水分；烘干之后进行辊压，负极压实密度为1.4-1.7g/cm3，获得复合负极片。
15.如权利要求3-8任一项所述的制备方法，其特征在于，S310中，将锂盐先溶解于离子液体中，锂盐浓度为1-2mol/L；离子液体选自于1-乙基-3-甲基咪唑鎓离子(EMIM+，1-ethyl-3-methylimidazolium)，1-丁基-3-甲基咪唑鎓离子(BMIM+，1-butyl-3-methylimidazolium)，N-甲基-N-丙基吡咯烷鎓(PYR13 +)，双(三氟甲基磺酰)亚胺(TFSI-，bis(trifluoromethanesulfonyl)imide)，EMIM-TFSI、BMIM-PF6中的一种或其任意组合；锂盐选自于六氟磷酸锂(LiPF6)，四氟硼酸锂(LiBF4)，双(三氟甲基磺酰)亚胺锂(LiTFSI)，双(氰基甲基)磺酰亚胺锂(LiFSI)，硝酸锂，二草酸硼酸锂(LiBOB)中的一种或其任意组合。
16.如权利要求3-8任一项所述的制备方法，其特征在于，S310中，将浓度为1.2mol/L的LiFSI/Pyr13FSI离子液体印刷在复合负极片表面，控制单位面积印刷用量为单位面积复合电解质层质量的3％-6％。
17.如权利要求3-8任一项所述的制备方法，其特征在于，S230的干燥采用低温预干后再高温终干，在80-120℃预干10min，然后在120-170℃终干20min，控制残余水分<300ppm。
CN202510849322.1A 2025-06-24 2025-06-24 固态电池单元和含复合多功能电解质层固态电池的制备方法 Pending CN120674564A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202510849322.1A CN120674564A (zh) 2025-06-24 2025-06-24 固态电池单元和含复合多功能电解质层固态电池的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202510849322.1A CN120674564A (zh) 2025-06-24 2025-06-24 固态电池单元和含复合多功能电解质层固态电池的制备方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN120674564A true CN120674564A (zh) 2025-09-19

Family

ID=97052819

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202510849322.1A Pending CN120674564A (zh) 2025-06-24 2025-06-24 固态电池单元和含复合多功能电解质层固态电池的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN120674564A (zh)

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113314764A (zh) * 2021-05-27 2021-08-27 昆山宝创新能源科技有限公司 复合固态电解质膜及其制备方法和固态电池
CN114765272A (zh) * 2021-01-15 2022-07-19 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种半固态锂硫电池及其制备方法
CN118315532A (zh) * 2024-04-28 2024-07-09 广纳铭尚新能源科技(苏州)有限公司 固态电池极片及固态电池的制备方法
CN118763169A (zh) * 2024-07-31 2024-10-11 广东利元亨智能装备股份有限公司 固态电池极片胶框覆合方法、装置及叠片设备
CN119230921A (zh) * 2024-09-29 2024-12-31 四川新能源汽车创新中心有限公司 一种全固态电芯及其制备方法和应用
CN119627241A (zh) * 2024-11-30 2025-03-14 广东利元亨智能装备股份有限公司 基于单面胶框成型的固态电池电芯制造方法及装置
CN119764548A (zh) * 2025-01-03 2025-04-04 万向一二三股份公司 凝胶固态电解质，锂离子电池以及制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114765272A (zh) * 2021-01-15 2022-07-19 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 一种半固态锂硫电池及其制备方法
CN113314764A (zh) * 2021-05-27 2021-08-27 昆山宝创新能源科技有限公司 复合固态电解质膜及其制备方法和固态电池
CN118315532A (zh) * 2024-04-28 2024-07-09 广纳铭尚新能源科技(苏州)有限公司 固态电池极片及固态电池的制备方法
CN118763169A (zh) * 2024-07-31 2024-10-11 广东利元亨智能装备股份有限公司 固态电池极片胶框覆合方法、装置及叠片设备
CN119230921A (zh) * 2024-09-29 2024-12-31 四川新能源汽车创新中心有限公司 一种全固态电芯及其制备方法和应用
CN119627241A (zh) * 2024-11-30 2025-03-14 广东利元亨智能装备股份有限公司 基于单面胶框成型的固态电池电芯制造方法及装置
CN119764548A (zh) * 2025-01-03 2025-04-04 万向一二三股份公司 凝胶固态电解质，锂离子电池以及制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7008722B2 (en) Polymer-gel lithium ion battery
CN104466239B (zh) 富锂反钙钛矿硫化物、包括其的固体电解质材料及其应用
CN1322626C (zh) 电化学元件用非水电解液
JP7045575B2 (ja) リチウム金属と無機物複合薄膜の製造方法及びこれを用いたリチウム二次電池負極の前リチウム化方法
JP2021536112A (ja) リチウムイオン二次電池
CN111435757B (zh) 复合聚合物电解质及其制备方法和锂电池
CN113711396B (zh) 一种电化学装置和电子装置
KR102912921B1 (ko) 극판, 전극 어셈블리 및 이차 전지
CN113991074B (zh) 一种超低温锰酸锂电池
US20230361305A1 (en) Aqueous positive electrode sheet, and secondary battery including the electrode sheet, and power consumption apparatus
CN120767287B (zh) 一种耐高温锂电池电芯制备方法
CN112768753A (zh) 固态电解质的制备方法、固态电池
CN116706243A (zh) 一种锂电池低温非燃电解液及其应用
CN117795720A (zh) 电化学装置的制备方法及电化学装置
US20250273753A1 (en) Separator, secondary battery, and electrical apparatus
CN120674564A (zh) 固态电池单元和含复合多功能电解质层固态电池的制备方法
CN108400372A (zh) 一种宽温全固态锂离子电池
CN117673262A (zh) 一种锂离子电池正极极片及其制备方法及锂离子电池
CN113285119B (zh) 一种锂离子电池pvdf基准固态电解质及其制备方法
CN118783033A (zh) 阻燃复合隔膜及其制备方法和锂离子电池
CN118525065A (zh) 连接极耳和极柱的导电胶及包含其的电池
KR102835976B1 (ko) 리튬 이차전지용 전극 적층체 및 이를 포함하는 리튬 이차전지
CN117673247B (zh) 电极极片及其制备方法和应用
CN119864483B (zh) 一种锂离子电池
CN120432663B (zh) 锂离子电池的制备方法、锂离子电池以及锂离子电池模组

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