一种固态锂离子电池极片的制备方法技术

本发明专利技术涉及固态电池技术领域，特别涉及一种固态锂离子电池极片的制备方法。具体步骤如下：S1.将锂基蒙脱土、锂盐、表面活性剂、MMA单体、AIBN、NMP依次加入到搅拌罐中，在常温下搅拌均匀，得混合液A；S2.将混合液A转移至密封罐中，在50℃

【技术实现步骤摘要】
一种固态锂离子电池极片的制备方法


[0001]本专利技术涉及固态电池
，特别涉及一种固态锂离子电池极片的制备方法。

技术介绍

[0002]随着下游应用领域的不断技术革新，对锂电行业提出了更高的要求，锂电技术向更高比能量和安全性方向发展。从锂电技术发展路径来看，固态锂电将是锂电技术发展的必经之路。固态电解质是固态电池的关键组分，优良的固态电解质应满足以下几个关键条件：高的离子电导率和低的电子电导率、宽的电化学窗口、良好的热稳定性和加工性能、以及电解质电极之间良好的化学和电化学稳定性。
[0003]蒙脱土是一种可经过加工而得到的颗粒黏土，作为一种自然矿物而分布于世界各地，因其价格低廉、用途广泛，被人们誉为“万能材料”。同时其具备独特的晶体结构，这个结构决定了蒙脱土具有特殊的物理化学性能，蒙脱土片层中的同晶置换现象十分普遍，其中四面取代体中的高价Si
4+
容易被Al
3+
所取代，而八面取代体中的Al
3+
容易被低价的Fe
2+
、Zn
2+
、Mg
2+
取代，原本的电荷平衡被打破，使得单片层晶体总体呈现负电荷，为了保持电荷平衡，蒙脱土片层需要吸附等电量的阳离子到片层间。能够被吸附在蒙脱土层间的阳离子种类不多，主要有Na+、Mg2+，Ca
2+
、Li
+
、H
+
等阳离子，这些阳离子可以相互取代或被其他阳离子所取代，因此蒙脱土的片层间具有良好的阳离子交换能力和分子吸附能力，可以有效改善凝胶电解质离子电导率。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是克服现有技术存在的缺陷，制备一种可商业化生产的固态锂离子电池极片。提供一种固态锂离子电池极片的制备方法。本专利技术将凝胶电解质用涂布机直接涂覆于极片表面，该制备方法简便，成本低。同时凝胶电解质中加入锂基蒙脱土、与锂盐，可有效提升电解质的离子电导率。电解质中加入的AIBN既可作为单体聚合的引发剂，同时也可作为发泡剂，增加电解质孔隙率，提高后续注入电解液的吸附能力，进一步提升电解质的离子电导率，以及固态锂离子电池的循环寿命。
[0005]实现本专利技术目的的技术方案是：
[0006]一种固态锂离子电池极片的制备方法，具体步骤如下：
[0007]S1.将锂基蒙脱土、锂盐、表面活性剂、MMA单体、AIBN、NMP依次加入到搅拌罐中，在常温下搅拌均匀，得混合液A；
[0008]S2.将混合液A转移至密封罐中，在50℃
‑
70℃中搁置一段时间，至混合液A粘度在3000
‑
7000mPa.s；
[0009]S3.将一定粘度的混合液A涂覆在正、负极片的一侧；
[0010]S4.将极片至于80℃
‑
120℃中搁置20min
‑
60min，让混合液A继续聚合，同时除去NMP，在极片表面形成多孔凝胶电解质。
[0011]进一步的，所述锂基蒙脱土含量为MMA单体质量的0.5
‑
5％。
[0012]进一步的，所述锂盐为LiFSI或者LiTFSI，所述锂盐添加量为MMA单体质量的5％
‑
10％。
[0013]进一步的，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠或十二烷基硫酸钠，添加量为MMA单体质量的0.05％
‑
0.2％。
[0014]进一步的，所述AIBN添加量为MMA单体质量的0.15％
‑
2％。
[0015]进一步的，所述NMP添加量为MMA单体质量的30％
‑
70％。
[0016]进一步的，S1中搅拌罐搅拌时间为1h
‑
4h，搅拌转速大于600rpm。
[0017]进一步的，S3中所述混合液A在极片表面的涂覆厚度为12～30μm。
[0018]采用上述技术方案后，本专利技术具有以下积极的效果：
[0019](1)本专利技术通过电解质组合物，提高电解质的离子电导率，进而提升锂电的电化学性能；提升电池的阻燃性、热稳定性和减少内阻，并提升现有固态锂离子电池的循环性能。
[0020](2)本专利技术在于提供一种可商业化批量生产的固态锂离子电池。
具体实施方式
[0021]实施例1
[0022]将120g锂基蒙脱土、400gLiTFSI、8g十二烷基苯磺酸钠、4000gMMA、20gAIBN、1600gNMP加入到搅拌罐中，搅拌3h。将混合液在60℃下搁置一段时间成凝胶状态，粘度为4200mPa.s。将胶液涂覆于极片表面，涂覆厚度为20μm。将涂好的极片在100℃下搁置40min。通过此实施方式制备的固态电池与原位聚合制备的电池循环寿命提升3倍以上。
[0023]实施例2
[0024]将160g锂基蒙脱土、360gLiTFSI、8g十二烷基苯磺酸钠、4000gMMA、20gAIBN、1800gNMP加入到搅拌罐中，搅拌3h。将混合液在65℃下搁置一段时间成凝胶状态，粘度为4000mPa.s。将胶液涂覆于极片表面，涂覆厚度为22μm。将涂好的极片在110℃下搁置40min。通过此实施方式制备的固态电池与原位聚合制备的电池循环寿命提升3倍以上。
[0025]实施例3
[0026]将170g锂基蒙脱土、340gLiTFSI、7g十二烷基苯磺酸钠、4000gMMA、20gAIBN、1600gNMP加入到搅拌罐中，搅拌3h。将混合液在70℃下搁置一段时间成凝胶状态，粘度为4100mPa.s。将胶液涂覆于极片表面，涂覆厚度为18μm。将涂好的极片在100℃下搁置40min。通过此实施方式制备的固态电池与原位聚合制备的电池循环寿命提升3倍以上。
[0027]对比例
[0028]将120g锂基蒙脱土、400gLiTFSI、8g十二烷基苯磺酸钠、4000gMMA、20gAIBN、1600g电解液，电解液中锂盐浓度1mol/L LiPF6，加入到搅拌罐中搅拌均匀。将混合电解液直接注入到电池中，在55℃下聚合24h，在65℃下聚合12h，在80℃下聚合40min。
[0029]循环次数表
[0030]方案0.5C充放，容量保持率为80％的循环次数实施例1659实施例2621实施例3704对比例213
[0031]以上所述的具体实施例，对本专利技术的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本专利技术的具体实施例而已，并不用于限制本专利技术，凡在本专利技术的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种固态锂离子电池极片的制备方法，其特征在于：具体步骤如下：S1.将锂基蒙脱土、锂盐、表面活性剂、MMA单体、AIBN、NMP依次加入到搅拌罐中，在常温下搅拌均匀，得混合液A；S2.将混合液A转移至密封罐中，在50℃
‑
70℃中搁置一段时间，至混合液A粘度在3000
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7000mPa.s；S3.将一定粘度的混合液A涂覆在正、负极片的一侧；S4.将极片至于80℃
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120℃中搁置20min
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60min，让混合液A继续聚合，同时除去NMP，在极片表面形成多孔凝胶电解质。2.根据权利要求1所述的固态锂离子电池极片的制备方法，其特征在于：所述锂基蒙脱土含量为MMA单体质量的0.5
‑
5％。3.根据权利要求1所述的固态锂离子电池极片的制备方法，其特征在于：所述锂盐为LiFSI或者LiTFSI，所述锂盐...

【专利技术属性】
技术研发人员：曾刘芳，蔡先玉，李恩雨，
申请(专利权)人：江苏双登富朗特新能源有限公司，
类型：发明
国别省市：