一种硫化物全固态电池及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种硫化物全固态电池及其制备方法，方法包括步骤：将LiF、Li2S、P2S5、LiCl混合均匀后再进行烧结处理，制得LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC；将所述LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC与NCM811材料混合，得到复合正极材料；将负极活性材料与锂源混合均匀后再进行烧结处理，冷却后得到的负极材料再与所述LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC混合，得到复合负极材料；将所述LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC压制成片，得到固态电解质层，将所述复合负极材料和复合正极材料分别均匀地铺撒在所述固态电介质层的两侧，分别压制成型后制得所述硫化物全固态电池。本发明专利技术制备的硫化物全固态电池具有较高的首效以及较强的循环寿命。态电池具有较高的首效以及较强的循环寿命。态电池具有较高的首效以及较强的循环寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种硫化物全固态电池及其制备方法


[0001]本专利技术涉及固态电池
，特别涉及一种硫化物全固态电池及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于传统锂离子电池中含有大量有机电解液，易燃易泄露，会造成较高的安全隐患，因此采用高离子电导率的固态电解质替换电解液，发展高性能的全固态电池迫在眉睫。
[0003]尽管正极材料的容量提升对于电池的能量提升效果显著，但负极容量的提升对电池能量密度提升也有相当程度的作用。商业化石墨负极容量约360mAh/g，已经非常接近其理论值。而具有更高理论比容量的负极材料，如硅，具有更高的理论容量(3579mAh/g)，相对较低的脱锂电位(～0.4V)，可以大幅度提升锂离子能量密度，是发展高性能全固态锂电池的关键性技术材料。尽管如此，硅基材料的商业化应用受限于较低的首效与循环过程中较快的容量衰减。为了改善电池性能，Si结构中一部分用氧取代形成硅氧结构，可以很大程度上改善循环性能，然而在首次充电时，硅氧表面会与锂反应生成不可逆的硅酸锂从而降低容量，因此大部分研究工作都集中于如何提高硅氧材料的首效。其中预锂化是被认为可以有效补偿活性锂的消耗，提高电池的循环寿命的强有力手段。
[0004]预锂化按照补锂的位置可分为正极补锂和负极补锂，负极补锂在很早之前便有所研究，包括用金属锂带、金属锂粉、含锂化学试剂补锂等，这种补锂方式简单高效，但受制于金属锂自身的安全风险和工艺难度，负极补锂工业化应用具有一定难度。正极补锂主要采用在正极中添加补锂材料，首次充电过程中材料分解释放活性锂，可弥补负极SEI生长造成的不可逆活性锂损失。但目前较为常见的补锂剂如Li2NiO2等结构较为不稳定，难以保证电池循环过程中的一致性，其他二元含锂化合物如LiF等尽管具有较高的理论容量，但导电性较差，工作电压范围超过常见正极材料的工作电压范围。
[0005]因此，现有技术还有待于改进和发展。

技术实现思路

[0006]鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种硫化物全固态电池及其制备方法，旨在解决现有固态电池首效低以及循环性能较差的问题。
[0007]本专利技术的技术方案如下：
[0008]一种硫化物全固态电池的制备方法，其中，包括步骤：
[0009]将LiF、Li2S、P2S5、LiCl混合均匀后再进行烧结处理，制得LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC；
[0010]将所述LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC与NCM811材料混合，得到复合正极材料；
[0011]将负极活性材料与锂源混合均匀后再进行烧结处理，冷却后得到的负极材料再与所述LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC混合，得到复合负极材料；
[0012]将所述LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC压制成片，得到固态电解质层，将所述复合负极材料和复合正极材料分别均匀地铺撒在所述固态电介质层的两侧，分别压制成型后
制得所述硫化物全固态电池。
[0013]所述硫化物全固态电池的制备方法，其中，所述LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC中，LiF的掺杂量为1
‑
15％。
[0014]所述硫化物全固态电池的制备方法，其中，将LiF、Li2S、P2S5、LiCl混合均匀后再进行烧结处理的步骤中，烧结处理的温度为475℃
‑
550℃。
[0015]所述硫化物全固态电池的制备方法，其中，所述LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC与NCM811材料的粒径比为5:1
‑
1:5。
[0016]所述硫化物全固态电池的制备方法，其中，所述负极活性材料为硅基材料、硅氧基材料、硅碳基材料和石墨基材料中的一种或多种；所述锂源为氢氧化锂、碳酸锂和醋酸锂中的一种或多种。
[0017]所述硫化物全固态电池的制备方法，其中，将负极活性材料与锂源混合均匀后再进行烧结处理的步骤中，烧结处理的温度为700℃
‑
1000℃。
[0018]所述硫化物全固态电池的制备方法，其中，所述LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC与负极材料的粒径比为5:1
‑
1:5。
[0019]一种硫化物全固态电池，其中，采用本专利技术硫化物全固态电池的制备方法制得。
[0020]有益效果：本专利技术将二元含锂化合物LiF掺杂至硫化物固态电解质LPSC中，使硫化物固态电解质LPSC本身成为补锂添加剂，再将LiF掺杂后的硫化物固态电解质LPSC与NCM811复配制备复合正极材料，同时为了保证整个电池结构的均匀性，LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC也同样应用于电解质层与负极层，这样组装成的硫化物全固态电池具有较高的首效与循环性能。
附图说明
[0021]图1为本专利技术一种基于强效预锂化的硫化物全固态电池的制备方法流程图。
[0022]图2为本专利技术实施例1制备的LiF掺杂的LPSC硫化物固态电解质XRD图。
[0023]图3为本专利技术对比例1制备的全固态电池首次充放电曲线图。
[0024]图4为本专利技术实施例1制备的硫化物全固态电池首次充放电曲线图。
具体实施方式
[0025]本专利技术提供一种硫化物全固态电池及其制备方法，为使本专利技术的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0026]请参阅图1，图1为本专利技术提供的一种硫化物全固态电池的制备方法流程图，如图所示，其包括步骤：
[0027]S10、将LiF、Li2S、P2S5、LiCl混合均匀后再进行烧结处理，制得LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC；
[0028]S20、将所述LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC与NCM811材料混合，得到复合正极材料；
[0029]S30、将负极活性材料与锂源混合均匀后再进行烧结处理，冷却后得到的负极材料再与所述LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC混合，得到复合负极材料；
[0030]S40、将所述LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC压制成片，得到固态电解质层，将所述复合负极材料和复合正极材料分别均匀地铺撒在所述固态电介质层的两侧，分别压制成型后制得所述硫化物全固态电池。
[0031]本专利技术将二元含锂化合物LiF掺杂至硫化物固态电解质LPSC中，使硫化物固态电解质LPSC本身成为补锂添加剂，再将LiF掺杂后的硫化物固态电解质LPSC与NCM811复配制备复合正极材料，同时为了保证整个电池结构的均匀性，LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC也同样应用于电解质层与负极层，这样组装成的硫化物全固态电池具有较高的首效与循环性能。
[0032]在一些实施方式中，将LiF、Li2S、P2S5、LiCl混合均匀后再进行烧结处理，制得LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC的步骤中，所述LiF的掺杂量为1
‑
15％。本实施例中，若LiF的掺杂量太少，则改善效果不明显，若LiF掺杂量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫化物全固态电池的制备方法，其特征在于，包括步骤：将LiF、Li2S、P2S5、LiCl混合均匀后再进行烧结处理，制得LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC；将所述LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC与NCM811材料混合，得到复合正极材料；将负极活性材料与锂源混合均匀后再进行烧结处理，冷却后得到的负极材料再与所述LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC混合，得到复合负极材料；将所述LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC压制成片，得到固态电解质层，将所述复合负极材料和复合正极材料分别均匀地铺撒在所述固态电介质层的两侧，分别压制成型后制得所述硫化物全固态电池。2.根据权利要求1所述硫化物全固态电池的制备方法，其特征在于，所述LiF掺杂的硫化物固态电解质LPSC中，LiF的掺杂量为1
‑
15％。3.根据权利要求1所述硫化物全固态电池的制备方法，其特征在于，将LiF、Li2S、P2S5、LiCl混合均匀后再进行烧结处理的步骤中，烧结处理的温度为475℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈亚斐，段姗姗，赵思湸，孙三洋，唐福海，孙雪迎，李真棠，
申请(专利权)人：广东马车动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：