【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及无机固态电池，尤其涉及一种用于固态电池的电极喷雾印刷墨水及其制备方法、电极层。
技术介绍
1、二次电池在可移动电子设备、电动汽车、智能电网领域的广泛应用对电池的能量密度、安全性提出了更高要求。以无机电解质取代易燃的有机电解液，开发全固态二次电池是满足上述储能装置性能需求的关键技术途径之一。其中以硫化物固体电解质为离子传输材料的无机全固态具有稳定性高、安全性好，工作温度范围宽等优势，极具应用潜力。
2、目前，制作硫化物基无机全固态电极的主流技术为浆料涂布。例如，专利文献cn104380502a公开了一种基于硫化物的固态电池的电极浆料以及基于该浆料的电极涂布技术；该浆料由电极活性颗粒、硫化物固体电解质颗粒、含氟聚合物粘结剂以及作为分散介质的溶剂构成；其中粘结剂体积占比在1.5％-10％；粘结剂占比过低时电极结构易开裂坍塌，占比过高则影响电极离子电导；采用常规的全固态电池电极浆料无法彻底消除粘结剂带来的对电极电导的负面影响。另外，涂布制作的电极组装电池时，还需要施加4.3ton/m2的压力，达到电极的致密化，但该压力远远大于锂离子电池辊压工序采用的压力，增加了工艺复杂性。
3、因此，现有技术还有待于改进和发展。
技术实现思路
1、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用于固态电池的电极喷雾印刷墨水及其制备方法、电极层，旨在解决现有制作全固态电极的浆料中含有粘结剂且组装时需要施加压力，导致电池性能较差以及工艺复杂等问题。
2、
3、一种用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法，包括步骤：
4、提供含有硫化物固体电解质纳米颗粒的溶胶；
5、将电极活性颗粒与分散剂进行混合，得到悬浊液；
6、将所述含有硫化物固体电解质纳米颗粒的溶胶与所述悬浊液进行混合，得到电极喷雾印刷墨水。
7、所述的用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法，其中，所述硫化物固体电解质纳米颗粒的粒径在50nm以下；所述电极活性颗粒的粒径小于100μm。
8、所述的用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法，其中，所述悬浊液中还含有导电剂；所述导电剂选自乙炔黑、科琴导电碳黑、碳纤维、碳纳米管中的一种或多种。
9、所述的用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法，其中，所述电极喷雾印刷墨水按固体相计，所述硫化物固体电解质纳米颗粒的质量占比为10wt％-70wt％，所述电极活性颗粒的质量占比为10wt％-80wt％，所述导电剂的质量占比为0wt％-30wt％。
10、所述的用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法，其中，所述电极活性颗粒选自钴酸锂、镍钴锰三元正极材料、磷酸铁锂、硫、硫化锂、钛酸锂、hopg、硬碳、软碳中的一种或多种。
11、所述的用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法，其中，所述分散剂为非极性溶剂或非质子极性溶剂。
12、所述的用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法，其中，所述含有硫化物固体电解质纳米颗粒的溶胶的制备方法包括步骤：
13、提供溶胶，所述溶胶中含有li2s纳米颗粒；
14、将摩尔比2:1-1:2的p2s5和li2s加入非质子极性溶剂中进行反应，得到li2s-p2s5溶液或li2s-p2s5乳浊液；
15、将所述溶胶和所述li2s-p2s5溶液或li2s-p2s5乳浊液进行混合，得到所述含有硫化物固体电解质纳米颗粒的溶胶。
16、所述的用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法，其中，所述溶胶中还含有可溶性组分；所述可溶性组分包括lii、licl、libr中的一种或多种。
17、一种用于固态电池的电极喷雾印刷墨水，利用所述用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法制得。
18、一种电极层，所述电极层通过以下方法制备得到：在惰性气氛保护下，利用喷雾印刷将所述用于固态电池的电极喷雾印刷墨水印刷至衬底上，并进行干燥，得到电极层前驱体；
19、对所述电极层前驱体进行烧结处理，得到所述电极层。
20、所述的电极层，其中，所述烧结处理的温度为120℃-250℃；所述烧结处理的时间为0.5h-5h。
21、有益效果：本专利技术提供一种用于固态电池的电极喷雾印刷墨水及其制备方法、电极层，该电极喷雾印刷墨水的制备方法包括步骤：提供含有硫化物固体电解质纳米颗粒的溶胶；将电极活性颗粒与分散剂进行混合，得到悬浊液；将所述含有硫化物固体电解质纳米颗粒的溶胶与所述悬浊液进行混合，得到电极喷雾印刷墨水。本专利技术采用该方法制得的电极喷雾印刷墨水不仅使墨水中的固体颗粒的粒径能满足喷雾印刷的要求，不会因为粒径过大引起喷头阻塞的问题，并利用含有硫化物固体电解质纳米颗粒的溶胶中的纳米级硫化物固体电解质纳米颗粒有效地填充电极活性颗粒之间的孔隙，显著改善颗粒之间的接触性；并且纳米颗粒具有大量高活性的表面，配合硫化物固体电解质极高的锂离子扩散系数，采用较低的温度即可实现纳米颗粒之间的烧结，达到电极层的致密化，而无需施加额外的高压，即可制得电极层。同时，电极墨水中的硫化物固体电解质纳米颗粒既起到了离子传输介质的作用，也起到了无机粘结剂的作用。
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1.一种用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法，其特征在于，所述硫化物固体电解质纳米颗粒的粒径在50nm以下；所述电极活性颗粒的粒径小于100μm。
3.根据权利要求1所述的用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法，其特征在于，所述悬浊液中还含有导电剂；所述导电剂选自乙炔黑、科琴导电碳黑、碳纤维、碳纳米管中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法，其特征在于，所述电极喷雾印刷墨水按固体相计，所述硫化物固体电解质纳米颗粒的质量占比为10wt％-70wt％，所述电极活性颗粒的质量占比为10wt％-80wt％，所述导电剂的质量占比为0wt％-30wt％。
5.根据权利要求1所述的用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法，其特征在于，所述电极活性颗粒选自钴酸锂、镍钴锰三元正极材料、磷酸铁锂、硫、硫化锂、钛酸锂、HOPG、硬碳、软碳中的一种或多种；和/或，所述分散剂为非极性溶剂或非质子极性溶剂。
6.
7.根据权利要求6所述的用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法，其特征在于，所述溶胶中还含有可溶性组分；所述可溶性组分包括LiI、LiCl、LiBr中的一种或多种。
8.一种用于固态电池的电极喷雾印刷墨水，其特征在于，利用如权利要求1-7任一项所述的用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法制得。
9.一种电极层，其特征在于，所述电极层通过以下方法制备得到：在惰性气氛保护下，利用喷雾印刷将权利要求8所述的用于固态电池的电极喷雾印刷墨水印刷至衬底上，并进行干燥，得到电极层前驱体；
10.根据权利要求9所述的电极层，其特征在于，所述烧结处理的温度为120℃-250℃；所述烧结处理的时间为0.5h-5h。
...【技术特征摘要】
1.一种用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法，其特征在于，包括步骤：
2.根据权利要求1所述的用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法，其特征在于，所述硫化物固体电解质纳米颗粒的粒径在50nm以下；所述电极活性颗粒的粒径小于100μm。
3.根据权利要求1所述的用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法，其特征在于，所述悬浊液中还含有导电剂；所述导电剂选自乙炔黑、科琴导电碳黑、碳纤维、碳纳米管中的一种或多种。
4.根据权利要求3所述的用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法，其特征在于，所述电极喷雾印刷墨水按固体相计，所述硫化物固体电解质纳米颗粒的质量占比为10wt％-70wt％，所述电极活性颗粒的质量占比为10wt％-80wt％，所述导电剂的质量占比为0wt％-30wt％。
5.根据权利要求1所述的用于固态电池的电极喷雾印刷墨水的制备方法，其特征在于，所述电极活性颗粒选自钴酸锂、镍钴锰三元正极材料、磷酸铁锂、硫、硫化锂、钛酸锂、...
【专利技术属性】
技术研发人员：樊博，伍丽林，薛白，罗仲宽，王芳，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：
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