CN219832740U - 一种固态电池电芯以及电池装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固态电池电芯以及电池装置，包括，正极片，包括第一基箔、正极活性物质层以及第一固态电解质层，第一基箔第一侧以及第二侧；正极活性物质层以及第一固态电解质层至少涂覆于第一侧；第一固态电解质层涂覆于正极活性物质层远离第一侧的侧部；负极片，包括第二基箔、负极活性物层以及第二固态电解质层，第二基箔第三侧以及第四侧，第三侧与第一侧相对；负极活性物层以及第二固态电解质层至少涂覆于第三侧，第二固态电解质层涂覆负极活性物质层远离第三侧的侧部；隔膜层位于第一固态电解质层以及第二固态电解质层之间。一种电池装置，包括固态电池电芯。本实用新型具有的固态电池电芯可以有效减缓电池内部出现短路情况。

Description

一种固态电池电芯以及电池装置

技术领域

本实用新型涉及动力电池技术领域，尤其涉及一种固态电池电芯以及电池装置。

背景技术

目前，传统固态电池需在正负极活性物质之间涂覆固态电解质层，由于固态电解质浆料中溶剂与正负极活性物质浆料中的溶剂相似，因此在涂布固态电解质时，会使位于底部的正、负极活性物质翻到表面，从而造成电池内短路。

实用新型内容

为了克服现有技术的不足，本实用新型的目的之一在于提供一种固态电池电芯，其在正极片的第一固态电解质层和负极片的第二固态电解质层之间设有离子膜层，可以有效减缓电池内部出现的短路情况。

本实用新型的目的之二在于提供一种电池装置，其具有的固态电池电芯可以有效减缓电池内部出现短路情况。

本实用新型的目的之一采用以下技术方案实现：

一种固态电池电芯，包括，

正极片，包括第一基箔、正极活性物质层以及第一固态电解质层，所述第一基箔具有相互背离的第一侧以及第二侧；所述正极活性物质层以及第一固态电解质层涂覆于所述第一基箔的至少一侧；且所述第一固态电解质层涂覆于所述正极活性物质层远离第一侧的侧部；

负极片，包括第二基箔、负极活性物层以及第二固态电解质层，所述第二基箔具有相互背离的第三侧以及第四侧，所述第三侧与所述第一侧相对；所述负极活性物层以及第二固态电解质层至少涂覆于所述第二基箔的至少一侧，且第二固态电解质层涂覆负极活性物质层远离第三侧的侧部；

隔膜层，隔膜层位于所述第一侧以及第三侧之间，并位于第一固态电解质层以及第二固态电解质层之间；所述隔膜层用于防止所述第一固态电解质层与第二固态电解质层之间的活性物质接触。

本实用新型的目的之二采用以下技术方案实现：

一种电池装置，包括所述的固态电池电芯。

相比现有技术，本实用新型的有益效果在于：

1、采用正极片以及负极片上均涂覆第一固态电解质层以及第二固态电解质层，即第一基箔的正极活性物质层上涂覆第一固态电解质层，第二基箔的负极活性物质层上涂覆第二固态电解质层，以两层固态电解质层分开涂覆，减少对应基箔上的固态电解质层的厚度，增加导电性能，从而解决现有的单层固态电解质层无法做薄的技术缺陷。同时两层较薄的固态电解质层以隔膜层进行粘合，从而实现防止电池内短路的技术问题。

2、此外，由于隔膜层设置于第一固态电解质层以及第二固态电解质层，即使第一固态电解质层以及第二固态电解质层做薄，涂覆过程混入其他杂质，也有隔膜层进行阻隔，同样也可以防止短路情况。

附图说明

图1为本实用新型的局部分解结构示意图；

图2为本实用新型的结构示意图；

图3为本实用新型的分解结构示意图。

图中：11、第一基箔；12、正极活性物质层；13、第一固态电解质层；21、第二基箔；22、负极活性物质层；23、第二固态电解质层；30、隔膜层。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。

如图1、图2以及图3所示的一种固态电池电芯，包括正极片、负极片以及离子胶层，具体正极片包括第一基箔11、正极活性物质层12以及第一固态电解质层13，第一基箔11具有第一侧以及第二侧，且第一侧以及第二侧位于第一基箔11相互背离的两侧。上述正极活性物质层12以及第一固态电解质层13涂覆于第一基箔的至少一侧，且第一固态电解质层13涂覆于正极活性物质层12远离第一侧的侧部。

另外，负极片包括第二基箔21、负极活性物层以及第二固态电解质层23，第二基箔21具有第三侧以及第四侧，且第三侧以及第四侧位于第二基箔21相互背离的两侧。

在进行正极片以及负极片的叠放时，第三侧与第一侧相对，负极活性物层以及第二固态电解质层23涂覆于第二基箔的至少一侧，第二固态电解质层23涂覆负极活性物质层22远离第三侧的侧部，而上述离子胶层位于第一侧以及第三侧之间，并位于第一固态电解质层13以及第二固态电解质层23之间。

需要说明的是，在进行固态电池电芯的制作时，正极片以及负极片叠放，在这一基础上，上述第一基箔11的第一侧和第二侧、第二基箔21的第三侧以及第四侧可以是正极片以及负极片叠放后的上下侧。固态电池电性制备时，在正极片的第一基箔11上涂覆正极活性物质以及第一固态电解质层13，同时负极片的第二基箔21涂覆负极活性物质以及第二固态电解质层23，正极片的第一固态电解质层13以及负极片上的第二固态电解质层23对应，能够实现电离以及导电。

现有的固态电池电芯的制作是在复合极片上涂覆一层固态电解质层，且固态电解质层位于正极活性物质层12以及负极活性物质层22之间，用于电离，为了提高导电性能，涂覆的固态电解质层需要足够薄，但是在实际涂覆过程中，固态电解质层容易混入少了粉料从而导致后期在叠片制备成电池后，(正负极活性物质接触到一起)易于引起电池内短路的问题，造成电池成品率低。

本技术方案，采用正极片以及负极片上均涂覆第一固态电解质层13以及第二固态电解质层23，即第一基箔11的正极活性物质层12上涂覆第一固态电解质层13，第二基箔21的负极活性物质层22上涂覆第二固态电解质层23，以两层固态电解质层分开涂覆，减少对应基箔上的固态电解质层的厚度，增加导电性能，从而解决现有的单层固态电解质层无法做薄的技术缺陷。同时两层较薄的固态电解质层以隔膜层30进行粘合，从而实现防止电池内短路的技术问题，此外，由于隔膜层30设置于第一固态电解质层13以及第二固态电解质层23，即使第一固态电解质层13以及第二固态电解质层23做薄，涂覆过程混入其他杂质，也有隔膜层30进行阻隔，防止第一固态电解质层和第二固态电解质层相互接触，因而也可以防止短路情况。

进一步地，本实施例中，上述隔膜层30可以选用为现有技术中的离子胶层，能够实现粘合，还能阻隔正极活性物质以及负极活性物质之间的混合。

具体的是，上述离子胶层可以选用为现有技术中的聚合物与锂盐的混合物；聚合物比如是pvdf，PEO，PMMA，PE，PAN，SBR，NBR，锂盐可以为六氟磷酸锂，四氟硼酸，LiTFSI，LiFSI；也可以为离子型液体，比如含有咪唑鎓，吡咯烷鎓型离子液体。

进一步地，隔膜层30可以涂覆于在正极片第一基箔11的第一固态电解质层13，负极片以隔膜层30为粘合基础进行叠放即可，在这一基础上，第一固态电解质层13的厚度小于第二固态电解质层23的厚度。

需要说明的是，一般电池为了增加电池的能量密度，因而会将正极片的厚度做的相对较厚，故本实施例中将正极片上的第一固态电解质层的厚度相对负极片的第二固态电解质层的厚度减薄，降低电池整体内阻的同时保证体积能量密度。

进一步地，第二固态电解质层23的厚度设为L1，离子胶层的厚度设为L2，第一固态电解质层13的厚度设为L3，(L1+L3)/100≤L2≤(L1+L3)/3。

进一步地，(L1+L3)/100≤L2≤(L1+L3)/20。

进一步地，5um≤L1≤60um，5um≤L3≤60um，且10um≤L1+L3≤100um。

具体以下述实施例来表征上述固态电池在使用过程中因厚度差异而出现的短路情况。

电池失效支数测量方法，各自取实施例所得电池500支，在25℃的条件下以0.5C充电至100％SoC，搁置10min后，再以相同倍率放电至0％SoC，搁置10min，如此循环500圈，记录期间失效电池的数量，具体测试数据参加表一：

表一

由上述实施例可知，离子胶层的厚度L2需要在一定范围内，在实施例2以及实施例6中，在当L2过大时虽然电池失效支数为0，但是由于太厚时导致固态电解质层的离子电导率过低，使得电池的性能不佳，而在实施例3以及实施例5中，若L2太小，虽然固态电解质层的离子电导率较好，但是存在电池失效的情况，因而无法完全防止翻涌至表面的活性物质使电池失效。

此外，参见对比例1，在L2为0的情况下，存在较多电池失效的情况，因而设置离子胶层能够减少电池因短路失效的情况。

第二固态电解质层23的厚度设为L1，离子胶层的厚度设为L2，第一固态电解质层13的厚度设为L3，

进一步地，第二侧涂覆有正极活性物质层12以及第一固态电解质层13，第四侧涂覆有负极活性物层以及第二固态电解质层23，也即是说，在正极片的第一基箔11两侧均具有正极活性物质层12以及第一固态电解质层13，负极片的第二基箔21两侧均具有负极活性物层以及第二固态电解质层23，相较于单侧设置活性物质层以及固态电解质层，两侧均涂覆活性物质层以及固态电解质层，在设置离子膜层时，对应单侧进行定位粘合，两侧均能粘合，提高叠片效率。

实施例2，

一种电池装置，包括上述任一实施例的固态电池电芯，该电池装置可以是现有技术中的单体电池、电池组或者电池包等，由于上述任一实施例中的固态电池电芯均具有防短路、导电效率高的效果，因而应用上述固态电池电芯的电池装置均具有上述效果。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种固态电池电芯，其特征在于，包括，

正极片，包括第一基箔、正极活性物质层以及第一固态电解质层，所述第一基箔具有相互背离的第一侧以及第二侧；所述正极活性物质层以及第一固态电解质层涂覆于所述第一基箔的至少一侧；且所述第一固态电解质层涂覆于所述正极活性物质层远离第一侧的侧部；

负极片，包括第二基箔、负极活性物层以及第二固态电解质层，所述第二基箔具有相互背离的第三侧以及第四侧，所述第三侧与所述第一侧相对；所述负极活性物层以及第二固态电解质层涂覆于所述第二基箔的至少一侧，且第二固态电解质层涂覆负极活性物质层远离第三侧的侧部；

隔膜层，隔膜层位于所述第一侧以及第三侧之间，并位于第一固态电解质层以及第二固态电解质层之间；所述隔膜层用于防止所述第一固态电解质层与第二固态电解质层之间的活性物质接触。

2.如权利要求1所述的固态电池电芯，其特征在于，所述第二固态电解质层的厚度设为L1，所述隔膜层的厚度设为L2，所述第一固态电解质层的厚度设为L3，(L1+L3)/100≤L2≤(L1+L3)/3。

3.如权利要求2所述的固态电池电芯，其特征在于，所述(L1+L3)/100≤L2≤(L1+L3)/20。

4.如权利要求2所述的固态电池电芯，其特征在于，5um≤L1≤60um，5um≤L3≤60um，且10um≤L1+L3≤100um。

5.如权利要求1所述的固态电池电芯，其特征在于，所述隔膜层涂覆于所述第一固态电解质层，所述第一固态电解质层的厚度小于第二固态电解质层的厚度。

6.如权利要求1-5任一项所述的固态电池电芯，其特征在于，所述隔膜层为离子胶层。

7.如权利要求1-5任一项所述的固态电池电芯，其特征在于，所述第二侧涂覆有所述正极活性物质层以及第一固态电解质层。

8.如权利要求1-5任一项所述的固态电池电芯，其特征在于，所述第四侧涂覆有所述负极活性物层以及第二固态电解质层。

9.一种电池装置，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的固态电池电芯。