涂覆固态电池的固体电解质和制造固态电池的电极的方法技术

公开了一种涂覆固态电池的固体电解质和制造固态电池的电极的方法。该涂覆方法包括：将电极活性材料和硫化物基固体电解质放入旋转混合器中，操作旋转混合器以使旋转混合器在第二方向上公转的同时在第一方向上自转，以及在旋转混合器的操作期间在旋转混合器中用硫化物基固体电解质涂覆电极活性材料的表面，以在电极活性材料的表面上形成固体电解质层。在电极活性材料的表面上形成固体电解质层。在电极活性材料的表面上形成固体电解质层。

【技术实现步骤摘要】
涂覆固态电池的固体电解质和制造固态电池的电极的方法


[0001]本申请涉及涂覆固态电池的固体电解质的方法和使用该方法制造固态电池的电极的方法。

技术介绍

[0002]通常，固态电池是在阴极与阳极之间包括固体电解质的二次电池。
[0003]由于固体电解质、形成电极的电极活性材料、以及固态电池的导电材料是固体，所以电极活性材料与固体电解质之间的界面接触可能不均匀，并且因此，与其他商业二次电池单元相比，固态电池单元可能具有显著降低的特性。
[0004]为了改善电极活性材料与固体电解质之间的界面接触，可以使用用固体电解质涂覆电极活性材料的表面的方法。在这种涂覆方法中，可以将电极活性材料和固体电解质放入溶剂中以完全溶解在溶剂中，并且可以通过干燥在电极活性材料的表面上形成固体电解质层，从而增加电极活性材料与固体电解质之间的接触面积。
[0005]然而，为了将固体电解质完全溶解在溶剂中，可能使用具有高反应性的有机溶剂，因此，固体电解质层可能包含大量的杂质并因此具有低的离子电导率。如果固体电解质层的离子电导率低，则固态电池单元的放电速率可能降低。
[0006]在此
技术介绍
部分中公开的以上信息仅用于增强对本公开的背景的理解，并且因此其可能包含不构成本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

[0007]本公开已致力于解决上述问题，并且本公开的目的是提供一种涂覆固态电池的固体电解质的方法，该方法可以在电极活性材料的表面上均匀地形成具有高离子电导率的固体电解质层，以及提供一种使用该方法制造固态电池的电极的方法。
[0008]涂覆固态电池的固体电解质的方法可以包括：将电极活性材料和硫化物基固体电解质放入旋转混合器中，操作旋转混合器以沿第一方向自转并同时沿第二方向公转，以及在旋转混合器的操作期间在旋转混合器中用硫化物基固体电解质涂覆电极活性材料的表面，从而在电极活性材料的表面上形成固体电解质层。
[0009]第一方向可以是与第二方向相反的方向。
[0010]通过旋转混合器的操作产生的旋转混合器的离心加速度可以是200g至460g。
[0011]在将电极活性材料和硫化物基固体电解质放入旋转混合器中时，每约100重量份的电极活性材料可以将约1至约10重量份的硫化物基固体电解质放入旋转混合器中。
[0012]硫化物基固体电解质可以是包括选自由锂(Li)、磷(P)、硫(S)和卤素元素组成的组中的两种或更多种的混合物，或包括选自由锂(Li)、磷(P)、硫(S)和卤素元素组成的组中的两种或更多种的化合物。
[0013]电极活性材料可以具有约100MPa至约300MPa的强度。
[0014]制造固态电池的电极的方法可以包括：将电极活性材料和硫化物基固体电解质放
入旋转混合器中；操作旋转混合器以沿第一方向自转并同时沿第二方向公转；在旋转混合器的操作期间，在旋转混合器中用硫化物基固体电解质涂覆电极活性材料的表面，以在电极活性材料的表面上形成固体电解质层；通过将溶剂、硫化物基固体电解质、导电材料和粘合剂另外放入旋转混合器中来制备电极浆料；以及通过用电极浆料涂覆电极集流器来制造电极。
[0015]以下描述了本公开的其他方面和示例。
附图说明
[0016]图1A和图1B是示意性地示出用于用固体电解质涂覆电极活性材料的表面的旋转混合器的操作方法的视图；
[0017]图2是示意性地示出使用涂覆固态电池的固体电解质的方法在电解质活性材料的表面上形成的固体电解质层的视图；
[0018]图3是表示涂覆固态电池的固体电解质的方法的流程图；以及
[0019]图4是表示使用涂覆固态电池的固体电解质的方法来制造电极的方法的流程图。
[0020]应当理解，附图不一定按比例绘制，而是呈现说明本公开的基本原理的各种特征的稍微简化的表示。如本文所公开的本公开的特定设计特征，包括例如特定尺寸、取向、位置和形状，将部分地由特定的预期应用和使用环境来确定。
[0021]在附图中，贯穿附图的几幅图，相同的参考标号指代本公开的相同或等同的部件。
具体实施方式
[0022]在以下描述中阐述的本公开的实施方式中的具体结构或功能性描述将被示例性地给出以描述本公开的各种特征，并且本公开的实施方式可以以各种不同的形式实现。附图中给出的元件的形状仅是示例性的，并且因此可能不同于其实际形状。
[0023]在以下描述中，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包含(including)”和“具有(having)”是包含性的，并且因此指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或添加。
[0024]此外，在以下描述中，诸如“第一”和“第二”的术语仅用于描述各种元件，并且这些元件不应被解释为受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件与其他元件区分开。例如，在不脱离本公开的范围的情况下，下文描述的第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，下文描述的第二元件可以被称为第一元件。
[0025]本公开涉及一种涂覆固态电池的固体电解质的方法，该方法使得在不使用溶剂的情况下，具有高离子电导率的固体电解质能够在电极活性材料的整个表面上均匀地形成，并且涉及一种使用该方法制造固态电池的电极的方法。
[0026]在本公开中，在不使用任何溶剂的情况下，通过干燥混合来用固体电解质涂覆电极活性材料的表面。因此，在没有杂质的情况下形成具有高离子电导率的固体电解质层。
[0027]可以使用执行自转(rotation)和公转(revolution)的旋转混合器用固体电解质涂覆电极活性材料的表面。这里，当旋转混合器绕其中心轴自转并同时在与其自转方向相反的方向上公转时，具有延展性的硫化物基固体电解质可以均匀地涂覆在电极活性材料的
表面上，并且此外，可以不发生电极活性材料的破碎(断裂)。
[0028]通过沿不同方向自转和公转的旋转混合器，可以将剪切应力施加到硫化物基固体电解质，并且因此，可以在电极活性材料的表面上均匀地形成固体电解质层。
[0029]图1A和图1B是示意性地示出了用于用固体电解质涂覆电极活性材料的表面的旋转混合器的操作方法的视图。
[0030]如图1A和图1B所示，旋转混合器10可被配置为围绕其中心轴(即，第一旋转轴12)自转，并且可被配置为围绕预定的第二旋转轴14公转。旋转混合器10可以同时围绕第一旋转轴12自转，并且可以围绕第二旋转轴14公转。旋转混合器10可以与第二旋转轴14间隔开预定距离r，并且可以围绕第二旋转轴14公转。这里，距离r是第一旋转轴12与第二旋转轴14之间的距离。距离r可以是旋转混合器10的公转半径(例如，回转半径)。第一旋转轴12可以被称为旋转混合器10的自转轴，并且第二旋转轴14可以被称为旋转混合器10的轨道轴。
[0031]旋转混合器10可以在第一方向本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种涂覆固态电池的固体电解质的方法，所述方法包括：将电极活性材料和硫化物基固体电解质放入旋转混合器中；操作所述旋转混合器，使所述旋转混合器在第一方向上自转的同时在第二方向上公转；以及在所述旋转混合器的操作期间，在所述旋转混合器中用所述硫化物基固体电解质涂覆所述电极活性材料的表面，以在所述电极活性材料的表面上形成固体电解质层。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一方向是与所述第二方向相反的方向。3.根据权利要求1所述的方法，其中，通过操作所述旋转混合器产生的所述旋转混合器的离心加速度是200g至460g，其中，g是重力加速度，单位为m/s2。4.根据权利要求1所述的方法，其中，在将所述电极活性材料和所述硫化物基固体电解质放入所述旋转混合器中时，每100重量份的所述电极活性材料将1至10重量份的所述硫化物基固体电解质放入所述旋转混合器中。5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述硫化物基固体电解质是：包含选自由锂(Li)、磷(P)、硫(S)和卤素元素组成的组中的两种或更多种的混合物；或包含选自由锂(Li)、磷(P)、硫(S)和卤素元素组成的组中的两种或更多种的化合物。6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述电极活性材料具有100MPa至300MPa的强度。7.一种制造固态电池的电极的方法，所述方法包括：将电极活性材料和硫化物基固...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔善镐，张容准，宋仁雨，李尚宪，金昭英，崔惺现，蔡汶锡，申昊澈，金思钦，李尚树，
申请(专利权)人：起亚株式会社，
类型：发明
国别省市：