固态锂电池的正极制造技术

本申请涉及固态锂电池的正极

【技术实现步骤摘要】
固态锂电池的正极
[0001]本申请是申请日为
2021
年5月
12
日，申请号为
202180034669.0
，专利技术名称为“固态锂电池的正极”的专利技术专利申请的分案申请
。
[0002]优先权
[0003]本专利申请根据
35U.S.C.
§
119(e)
要求
2020
年5月
12
日提交的名称为“Cathode for Solid
‑
State Lithium Battery”的美国专利申请序列第
63/023,364
号的权益，该专利申请全文以引用方式并入本文
。


[0004]本公开涉及由固体正极制造高容量全固态锂电池
。

技术介绍

[0005]最近，固态锂
(
离子
)
电池已被确定为用于各种应用的候选电源中的一种候选电源
。
仍然需要开发具有增强的电化学性能的固态锂电池
。

技术实现思路

[0006]本公开提供了一种固态电池
。
在一个实施方案中，固态电池可以包括正极，该正极包括具有小于或等于6％的孔隙率和等于或小于
300nm
的表面粗糙度的锂基导电材料
。
该固态电池还可包括负极和位于该正极与该负极之间的固体电解质
。
[0007]在一个实施方案中，固态电池可包括正极，该正极包括具有介于1×
10
‑9cm2/s
与1×
10
‑8cm2/s
之间的扩散率的锂基导电材料
。
该固态电池还可包括负极和位于该正极与该负极之间的固体电解质
。
[0008]在一个实施方案中，固态电池可包括正极，该正极包括锂基导电材料
。
该固态电池还可包括负极和位于该正极与该负极之间的固体电解质
。
该电池具有介于
40
Ω
·
cm2与
200
Ω
·
cm2之间的电阻
。
[0009]在一个实施方案中，本公开提供了一种形成正极的方法
。
该方法可包括：通过膜沉积技术形成正极
。
该方法还可包括：抛光正极的表面
。
该方法还可包括：通过经由氧等离子处理进行清洁来重新激活正极的表面
。
在一些实施方案中，膜沉积技术可包括电镀
。
[0010]在以下描述中部分地阐述了另外的实施方案和特征，并且本领域技术人员在审阅说明书之后将明白或者通过所公开的主题的实践来学习这些实施方案和特征
。
可通过参考构成本公开的一部分的说明书和附图的剩余部分来实现本公开的特点和优点的进一步理解
。
附图说明
[0011]参考以下附图和数据图更将全面地理解本说明书，这些附图和数据图呈现为本公开的各种实施方案，并且不应当被理解为对本公开范围的完整详述，其中：
[0012]图1示出了根据本公开的实施方案的固态锂电池的结构；
[0013]图2是示出根据本公开的实施方案的用于形成经抛光
、
清洁的正极的步骤的流程图；
[0014]图3示出了根据本公开的实施方案的在刚沉积条件
、
经抛光条件以及经抛光和等离子体激活条件下的正极的容量
、
收率和表面粗糙度；
[0015]图4示出了根据本公开的实施方案的针对固态
Li
电池的容量相对于正极厚度；
[0016]图5示出了根据本公开的实施方案的针对固态
Li
电池的能量密度相对于正极厚度；
[0017]图6示出了根据本公开的实施方案的所公开的电镀正极的横截面的扫描电镜
(SEM)
图像，其示出高相对密度和低孔隙率；
[0018]图7示出了根据本公开的实施方案的具有液体电解质的常规电池的电镀正极的横截面的
SEM
图像，其示出低密度和高孔隙率；
[0019]图8示出了根据本公开的实施方案的刚沉积正极的横截面的
SEM
图像，其示出高表面粗糙度；
[0020]图9示出了根据本公开的实施方案的经抛光正极的横截面的
SEM
图像，其示出低表面粗糙度；
[0021]图
10
示出了根据本公开的实施方案的所公开的电镀正极比常规正极材料更高的
Li
离子扩散率；
[0022]图
11
示出了根据本公开的实施方案的针对经抛光正极表面的各种元素
(
包括碳
(C)、
氟
(F)、
氧
(O)、
锂
(Li)
和钴
(Co))
的原子浓度相对于溅射深度；
[0023]图
12
示出了根据本公开的实施方案的刚沉积正极表面和经抛光正极表面的
XPS
光谱；
[0024]图
13
示出了根据本公开的实施方案的针对固态
Li
电池的容量相对于循环；
[0025]图
14
示出了根据本公开的实施方案的针对固态
Li
电池的电阻相对于循环；并且
[0026]图
15
示出了根据本公开的实施方案的针对固态锂电池的容量相对于放电速率
。
具体实施方式
[0027]通过结合如下所述的附图，参考以下详细描述可以理解本公开
。
应当指出的是，出于说明清楚的目的，各种附图中的某些元件可以不按比例绘制
。
[0028]概述
[0029]提供了固态锂电池和用于固态锂电池的正极
。
包括电镀正极的所公开的固态锂
(
离子
)
电池具有优于常规固态电池的改善的特性
。
与具有液体电解质的常规锂
(Li)
离子电池相比，这些特性包括增强的容量
、
能量密度和倍率性能中的一者或多者
。
[0030]用于常规锂离子电池的复合正极包括锂过渡金属氧化物活性微粒
、
导电添加剂和粘结剂
。
在充电和放电时，可以通过渗透液体电解质来实现活性微粒之间的锂传输
。
由于在固态电池中没有可流动的液体电解质，因此正极结构可以实现
Li
运输而不损害电池的性能
。
正极可具有高相对密度和低孔隙率
、
低表面粗糙度
、
确保稳定界面动力学的清洁界面
、
良好的倍率性能
、...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种固态电池，所述固态电池包括：正极，所述正极包括锂基导电材料；负极；和固体电解质，所述固体电解质位于所述正极与所述负极之间，其中所述固态电池具有介于
40
Ω
·
cm2与
200
Ω
·
cm2之间的电阻
。2.
根据权利要求1所述的固态电池，其中所述锂基导电材料包括选自由以下项组成的组的材料：
LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4、LiNi
0.5
Mn
1.5
O4、Li(Ni
1/3
Mn
1/3
Co
1/3
)O2、Li(Ni
0.8
Co
0.1
Al
0.1
)O2和
Li3VO4。3.
根据权利要求1所述的固态电池，其中所述正极具有小于或等于2％的孔隙率和小于或等于
300nm
的表面粗糙度
。4.
根据权利要求1所述的固...

【专利技术属性】
技术研发人员：李巨川，D，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：