【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于锂电池，具体涉及一种全固态软包电池。
技术介绍
1、石墨负极是锂离子电池中常用的负极材料，它由石墨颗粒组成，具有良好的电导性和稳定性，因此使得锂离子电池能够提供较高的输出功率以及保持较长的循环寿命。然而，石墨负极的容量相对较低(372mah/g)，限制了电池的能量密度。此外，石墨的低锂化电位也使得其在循环过程中难以避免镀锂，从而破坏了锂离子电池的稳定性。因此开发具有不同充放电机制的新型负极材料是实现先进电动汽车用高能量密度的锂离子电池的必要条件。硅(si)的理论比容量高达4200mah/g，约为石墨负极的10倍，这意味着硅材料可以嵌入更多锂离子，可以实现更高的能量密度，硅是一种很有潜力的负极材料。此外硅还具有丰富的自然储量(地壳中第二丰富的元素)，可以减少对稀缺资源的依赖，提高电池材料的可持续性，同时硅是一种环境友好的材料，不含有毒物质，使用硅负极可以降低电池的环境影响。
2、然而当下，硅负极依旧未实现大规模应用，仍处于基础研究阶段，这主要是受限于其本身性质。一方面，硅负极在嵌锂后会转化为li22si4，在这个过程中，体积膨胀高达360％。因此在循环过程中，硅负极会经历不断的膨胀/收缩，所产生的应力将导致硅颗粒的粉化，进而导致其与集流体失去接触。另一方面，在体积膨胀/收缩的过程中，硅颗粒会与有机电解液不断的接触并发生反应，导致活性锂不断被消耗。这些都会导致电池寿命的快速衰减，因此实现硅负极商业化应用还需对电极结构以及电池体系进行进一步优化。
技术实现思路
2、本专利技术提供了一种全固态软包电池，包括电芯和用于容纳所述电芯的外壳；所述电芯包括正极极片、负极极片以及设置于所述正极极片和所述负极极片之间的固态电解质层，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一表面的正极活性材料层，所述负极极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体至少一表面的嵌锂层，所述嵌锂层包含硅负极活性材料、第一硫化物固态电解质、第一导电剂与第一粘结剂。
3、较佳的，所述嵌锂层由硅负极活性材料、第一硫化物固态电解质、第一导电剂与第一粘结剂通过浆料涂布法制得。
4、较佳的，所述嵌锂层中硅负极活性材料、第一硫化物固态电解质、第一导电剂与第一粘结剂的质量比为30～80：10～60：1～10：2～10。
5、较佳的，所述第一硫化物固态电解质为li7p3s11、li3ps4、li6ps5x或li11-xm2-xp1+xs12中的一种或多种，所述x为cl、br或i中的一种或多种，所述m为ge、sn或si中的一种或多种；所述第一导电剂为导电炭黑、科琴黑、乙炔黑、导电石墨、气相生长碳纤维、碳纳米管或石墨烯中的一种或多种；所述第一粘结剂为丁腈橡胶、丁苯橡胶、线性三嵌共聚物或聚四氟乙烯中的一种或多种。
6、较佳的，所述硅负极活性材料为硅粉体，所述硅粉体的粒径为20nm～3μm。
7、较佳的，所述正极极片由复合正极粉末以及第二粘结剂通过干法工艺制备而成，所述复合正极粉末由正极活性物质、第二硫化物固态电解质与第二导电剂混合而成。
8、较佳的，所述正极活性物质、第二硫化物固态电解质、第二导电剂与粘结剂的质量比为60～90：5～30：0.1～10：0.1～10。
9、较佳的，所述正极活性物质为钴酸锂、镍钴锰酸锂、富锂层状氧化物、尖晶石氧化物、聚阴离子类中的一种或多种；所述第二硫化物固态电解质为li7p3s11、li3ps4、li6ps5x或li11-xm2-xp1+xs12中的一种或多种，所述x为cl、br或i中的一种或多种，所述m为ge、sn或si中的一种或多种；所述第二导电剂为导电炭黑、科琴黑、乙炔黑、导电石墨、气相生长碳纤维、碳纳米管或石墨烯中的一种或多种；所述第二粘结剂为丁腈橡胶、丁苯橡胶或线性三嵌共聚物中的一种或多种。
10、较佳的，所述固态电解质层为自支撑硫化物固态电解质膜，由第三硫化物固态电解质与第三粘结剂通过干法工艺制得，所述第三硫化物固态电解质与第三粘结剂的质量比为90～99.5：0.5～10。
11、较佳的，所述第三硫化物固态电解质为为li7p3s11、li3ps4、li6ps5x或li11-xm2-xp1+xs12中的一种或多种，所述x为cl、br或i中的一种或多种，所述m为ge、sn或si中的一种或多种；所述第三粘结剂为丁腈橡胶、丁苯橡胶、线性三嵌共聚物或聚四氟乙烯中的一种或多种。
12、本专利技术中的嵌锂层中的硅贡献了高容量，硫化物固态电解质提供了较高的离子电导率，采用粘结剂将嵌锂层固定在负极集流体上，硫化物固态电解质拥有良好的力学性能，可以缓冲嵌锂层嵌锂时发生的体积膨胀，从而保持电极结构的稳定，还通过等静压技术使得电极与电解质接触紧密，构筑良好的固固接触界面。
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1.一种全固态软包电池，其特征在于，包括电芯和用于容纳所述电芯的外壳；所述电芯包括正极极片、负极极片以及设置于所述正极极片和所述负极极片之间的固态电解质层，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一表面的正极活性材料层，所述负极极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体至少一表面的嵌锂层，所述嵌锂层包含硅负极活性材料、第一硫化物固态电解质、第一导电剂与第一粘结剂。
2.如权利要求1所述的全固态软包电池，其特征在于，所述嵌锂层由硅负极活性材料、第一硫化物固态电解质、第一导电剂与第一粘结剂通过浆料涂布法制得。
3.如权利要求2所述的全固态软包电池，其特征在于，所述嵌锂层中硅负极活性材料、第一硫化物固态电解质、第一导电剂与第一粘结剂的质量比为30～80：10～60：1～10：2～10。
4.如权利要求2所述的全固态软包电池，其特征在于，所述第一硫化物固态电解质为Li7P3S11、Li3PS4、Li6PS5X或Li11-xM2-xP1+xS12中的一种或多种，所述X为Cl、Br或I中的一种或多种，所述M为Ge、Sn或Si中的一种或多种；所述第
5.如权利要求1所述的全固态软包电池，其特征在于，所述硅负极活性材料为硅粉体，所述硅粉体的粒径为20nm～3μm。
6.如权利要求1所述的全固态软包电池，其特征在于，所述正极极片由复合正极粉末和第二粘结剂通过干法工艺制备而成，所述复合正极粉末由正极活性物质、第二硫化物固态电解质与第二导电剂混合而成。
7.如权利要求6所述的全固态软包电池，其特征在于，所述正极活性物质、第二硫化物固态电解质、第二导电剂与粘结剂的质量比为60～90：5～30：0.1～10：0.1～10。
8.如权利要求6所述的全固态软包电池，其特征在于，所述正极活性物质为钴酸锂、镍钴锰酸锂、富锂层状氧化物、尖晶石氧化物、聚阴离子类中的一种或多种；所述第二硫化物固态电解质为Li7P3S11、Li3PS4、Li6PS5X或Li11-xM2-xP1+xS12中的一种或多种，所述X为Cl、Br或I中的一种或多种，所述M为Ge、Sn或Si中的一种或多种；所述第二导电剂为导电炭黑、科琴黑、乙炔黑、导电石墨、气相生长碳纤维、碳纳米管或石墨烯中的一种或多种；所述第二粘结剂为丁腈橡胶、丁苯橡胶或线性三嵌共聚物中的一种或多种。
9.如权利要求1所述的全固态软包电池，其特征在于，所述固态电解质层为自支撑硫化物固态电解质膜，由第三硫化物固态电解质与第三粘结剂通过干法工艺制得，所述第三硫化物固态电解质与第三粘结剂的质量比为90～99.5：0.5～10。
10.如权利要求9所述的全固态软包电池，其特征在于，所述第三硫化物固态电解质为为Li7P3S11、Li3PS4、Li6PS5X或Li11-xM2-xP1+xS12中的一种或多种，所述X为Cl、Br或I中的一种或多种，所述M为Ge、Sn或Si中的一种或多种；所述第三粘结剂为丁腈橡胶、丁苯橡胶、线性三嵌共聚物或聚四氟乙烯中的一种或多种。
...【技术特征摘要】
1.一种全固态软包电池，其特征在于，包括电芯和用于容纳所述电芯的外壳；所述电芯包括正极极片、负极极片以及设置于所述正极极片和所述负极极片之间的固态电解质层，所述正极极片包括正极集流体和设置于所述正极集流体至少一表面的正极活性材料层，所述负极极片包括负极集流体和设置于所述负极集流体至少一表面的嵌锂层，所述嵌锂层包含硅负极活性材料、第一硫化物固态电解质、第一导电剂与第一粘结剂。
2.如权利要求1所述的全固态软包电池，其特征在于，所述嵌锂层由硅负极活性材料、第一硫化物固态电解质、第一导电剂与第一粘结剂通过浆料涂布法制得。
3.如权利要求2所述的全固态软包电池，其特征在于，所述嵌锂层中硅负极活性材料、第一硫化物固态电解质、第一导电剂与第一粘结剂的质量比为30～80：10～60：1～10：2～10。
4.如权利要求2所述的全固态软包电池，其特征在于，所述第一硫化物固态电解质为li7p3s11、li3ps4、li6ps5x或li11-xm2-xp1+xs12中的一种或多种，所述x为cl、br或i中的一种或多种，所述m为ge、sn或si中的一种或多种；所述第一导电剂为导电炭黑、科琴黑、乙炔黑、导电石墨、气相生长碳纤维、碳纳米管或石墨烯中的一种或多种；所述第一粘结剂为丁腈橡胶、丁苯橡胶、线性三嵌共聚物或聚四氟乙烯中的一种或多种。
5.如权利要求1所述的全固态软包电池，其特征在于，所述硅负极活性材料为硅粉体，所述硅粉体的粒径为20nm～3μm。
6.如权利要求1所述的全固态软包电池，其特征在于，所述正极极片由复合正极粉末和第二粘...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕忠伟，肖维东，轩敏杰，罗明，
申请(专利权)人：高能时代珠海新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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