一种全固态电池制造技术

本实用新型专利技术涉及电池技术领域，具体涉及一种全固态电池

【技术实现步骤摘要】
一种全固态电池


[0001]本技术涉及电池
，具体而言，涉及一种全固态电池
。

技术介绍

[0002]固态电池采用不可燃的固态电解质替换了可燃性的有机液态电解质，大幅提升了电池系统的安全性，实现能量密度同步提升
。
其中，硫化物电解质具有比较高的锂离子电导率，在高功率以及高低温固态电池方面优势突出，但当采用硫化物固体电解质制备全固态电芯体系时
,
为保证能量密度优势，全固态电池负极通常会采用含硅负极或锂金属负极，目前锂金属负极的应用成本及技术难度依然很高，由于硅基负极材料具有很高的质量比容量和体积比容量，成本低廉
、
无毒无污染，嵌锂平台低的优势，因此发展硅基负极是提高锂离子电池能量密度的最有效的方法之一
。
[0003]硅基硫化物负极片成分一般由硫化物电解质
(
离子导体
)、
硅材料
、
导电剂
、
石墨材料及其他合金材料等组成，硅材料本身的电导率低，作为活性物质，硅在充电
/
放电周期内嵌入和脱出锂时，体积变化最大达到
300
％，循环寿命差，这个体积膨胀使得电池内部应力反复产生，导致硅颗粒的粉碎，极片在充放电过程中反复开裂，加剧极片涂层从负极集流体上分离，继而粉化衰减，最终导致锂离子电池的失效，并且由于全固态电池各层内部和各层之间均为固固接触，为了确保全固态电池容量发挥，减小固固接触阻抗，减小整个充放电过程体积膨胀对固固接触的影响，通常在全固态电池测试或使用过程中需要约
1MPa
至
10MPa
的高外加压力来保压，有时候甚至大于
10MPa
的压力
。
然而对于多层叠片的全固态电池结构来说，大的压强可能会导致电池内部大小部件之间存在着高剪切力，再加上正负极片在电池内部的反复膨胀收缩，协同加剧了电池极片的撑裂或撕裂，特别对于叠片结构越多的电池而言，内应力更为复杂严重，此外全固态电池内部不论是颗粒之间还是各层界面之间均紧密接触，极端条件下电池局部短路产生热量会快速传到至整个电池，引发连锁反应，加剧了热失控速度，所以需要一种在当前材料与技术条件下，能够提供一种抵抗外部高压强，内部抵抗膨胀收缩应变，并且能有效控制电池内部单元电芯间的热扩散的解决方案，并且要求对电池的体积和质量密度影响较小或者不影响
。
[0004]有鉴于此，特提出本技术
。

技术实现思路

[0005]本技术的一个目的在于提供一种全固态电池，可提高多层叠片结构硅基硫化物全固态电芯的性能发挥及循环稳定性，进一步提高电池安全性，对电池能量密度影响小
。
[0006]为了实现本技术的上述目的，特采用以下技术方案：
[0007]一种全固态电池，包括多个单元电芯，以及相邻两个所述单元电芯之间的弹性缓冲材料层；
[0008]所述单元电芯包括正极片
、
电解质层
、
绝缘圈和负极片；所述正极片包括复合正极集流体及设置在所述复合正极集流体至少一侧表面的正极材料层；所述负极片包括复合负
极集流体及设置在所述复合负极集流体至少一侧表面的负极材料层；所述电解质层设置在所述正极片和所述负极片之间；所述绝缘圈位于所述正极片和所述负极片之间，且套设于所述正极材料层的外周；
[0009]所述弹性缓冲材料层包括泡棉层和气凝胶层中的任意一种或者两种的层叠体
。
[0010]在一种实施方式中，所述泡棉层选自聚氨基甲酸酯层
、
发泡聚乙烯层
、
发泡聚苯乙烯层
、
发泡三元乙丙橡胶层
、
氯丁橡胶层
、
合成发泡聚丁橡胶层
、
发泡热塑性聚氨酯层
、
乙烯
‑
醋酸乙烯酯共聚物层
、
化学交联聚乙烯发泡材料层
、
丁腈橡胶才层
、
丁苯橡胶层
、
电子辐射交联聚乙烯发泡材料层和电子辐射交联聚丙烯发泡材料层中的任意一种或者多种的层叠体
。
[0011]在一种实施方式中，所述气凝胶层选自二氧化硅气凝胶层
、
二氧化钛气凝胶层
、
氧化锆气凝胶层
、
氧化铝气凝胶层
、
氧化钨气凝胶层
、
碳化硅气凝胶层和石墨烯气凝胶层中的任意一种或者多种的层叠体
。
[0012]在一种实施方式中，所述弹性缓冲材料层的导热系数小于
0.06W/(m
·
K)
；所述弹性缓冲材料层的密度为
0.001
～
0.5g/cm3。
[0013]在一种实施方式中，所述弹性缓冲材料层的厚度为
0.1
～
3mm。
[0014]在一种实施方式中，所述单元电芯包括正极片
、
两个电解质层
、
两个绝缘圈和两个负极片；所述正极片包括复合正极集流体及设置在所述复合正极集流体两侧表面的正极材料层；两个所述负极片分居于所述正极片的两侧，所述负极片包括复合负极集流体及设置在所述复合负极集流体一侧表面的负极材料层
。
[0015]在一种实施方式中，所述单元电芯包括两个正极片
、
两个电解质层
、
两个绝缘圈和负极片；两个所述正极片分居于所述负极片的两侧，所述正极片包括复合正极集流体及设置在所述复合正极集流体一侧表面的正极材料层；所述负极片包括复合负极集流体及设置在所述复合负极集流体两侧表面的负极材料层
。
[0016]在一种实施方式中，所述复合正极集流体包括第一聚合物层
、
铝层和第一涂碳层；所述第一聚合物层的两侧表面设置所述铝层，所述铝层的表面设置所述第一涂碳层；所述第一聚合物层选自
PET
层
、PP
层和
PI
层中的任意一种或者多种的层叠体
。
[0017]在一种实施方式中，所述第一聚合物层的厚度为5～7μ
m
，单侧所述铝层的厚度为
0.8
～
1.2
μ
m
，单侧所述第一涂碳层的厚度为
0.8
～
1.2
μ
m。
[0018]在一种实施方式中，所述复合负极集流体包括第二聚合物层
、
铜层和第二涂碳层；所述第二聚合物层的两侧表面设置所述铜层，所述铜层的表面设置所述第二涂碳层；所述第二聚合物层选自
PET
层
、PP
层和
PI
层中的任意一种或者多种的层叠体
。
[0019]在一种实施方式中，所述第二聚合物层的厚度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种全固态电池，其特征在于，包括多个单元电芯，以及相邻两个所述单元电芯之间的弹性缓冲材料层；所述单元电芯包括正极片
、
电解质层
、
绝缘圈和负极片；所述正极片包括复合正极集流体及设置在所述复合正极集流体至少一侧表面的正极材料层；所述负极片包括复合负极集流体及设置在所述复合负极集流体至少一侧表面的负极材料层；所述电解质层设置在所述正极片和所述负极片之间；所述绝缘圈位于所述正极片和所述负极片之间，且套设于所述正极材料层的外周；所述弹性缓冲材料层包括泡棉层和气凝胶层中的任意一种或者两种的层叠体
。2.
根据权利要求1所述的全固态电池，其特征在于，所述泡棉层选自聚氨基甲酸酯层
、
发泡聚乙烯层
、
发泡聚苯乙烯层
、
发泡三元乙丙橡胶层
、
氯丁橡胶层
、
合成发泡聚丁橡胶层
、
发泡热塑性聚氨酯层
、
乙烯
‑
醋酸乙烯酯共聚物层
、
化学交联聚乙烯发泡材料层
、
丁腈橡胶才层
、
丁苯橡胶层
、
电子辐射交联聚乙烯发泡材料层和电子辐射交联聚丙烯发泡材料层中的任意一种或者多种的层叠体
。3.
根据权利要求1所述的全固态电池，其特征在于，所述气凝胶层选自二氧化硅气凝胶层
、
二氧化钛气凝胶层
、
氧化锆气凝胶层
、
氧化铝气凝胶层
、
氧化钨气凝胶层
、
碳化硅气凝胶层和石墨烯气凝胶层中的任意一种或者多种的层叠体
。4.
根据权利要求1所述的全固态电池，其特征在于，所述弹性缓冲材料层的导热系数小于
0.06W/(m
·
K)
；所述弹性缓冲材料层的密度为
0.001
～
0.5g/cm3；和
/
或，所述弹性缓冲材料层的厚度为
0.1
～
3mm。5.
根据权利要求1所述的全固态电池，其特征在于，所述单元电芯包括正极片
、
两个电解质层
、
两个绝缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈少杰，王磊，王志文，袁文森，
申请(专利权)人：蜂巢能源科技无锡有限公司，
类型：新型
国别省市：