【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固态电池领域，涉及一种复合正极片、复合正极结构、全固态电池电芯及全固态电池。
技术介绍
1、相比于传统的液态锂离子电池，全固态锂离子电池中采用了具有良好的热稳定性和安全性的固态电解质，以此取代传统的有机电解液，有效地解决了液态电池中存在的安全性能差、工作温度范围窄以及电化学窗口低等问题。
2、现有全固态电池的制备路线主要有以下几种：
3、(1)粉末正极结合粉末电解质的工艺：用加压模具直接粉末压片，组装小型全固态粉末电池，主要用在实验室组装原型电池，进行材料、技术方案的评测，难以大规模应用。
4、(2)湿法涂布工艺：即正极层、固态电解质层均先制备成浆料，再在集流体上涂布制备成复合极片，该工艺优势是可实现连续的均匀涂覆，能够兼顾现有锂电产线进行大规模生产，但由于正极中添加的固态电解质粉末受到湿法打浆过程中溶剂的侵蚀，导致电化学性能急剧下降，严重影响正极材料的放电容量，而且干燥过程中溶剂挥发后在正极中会留下较多孔隙，尤其是更厚的正极载量，极片这种影响更甚，总的来说因为工艺的特性，湿法较难实现更高的正极载量，难以获得超高的能量密度，以至于难以发挥全固态电池能量密度高的优势。
5、(3)干法工艺：即所有工序都采用干法制备，不使用溶剂，不需要涂布、干燥、溶剂回收等工艺，可制造30μm-3mm厚度的电极。干法工艺制备的全固态电池，能量密度能提高20％，但是干法制备工艺存在电极膜的拉伸强度较低，极片厚度不均等问题。
6、为充分发挥不同工艺的优势，现有研究开始聚焦复合工艺在
技术实现思路
1、针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种复合正极片、复合正极结构、全固态电池电芯及全固态电池。本专利技术通过在干法制备的高负载正极层上通过湿法均匀涂覆一层超薄固态电解质浆料，进而形成复合正极片，其能够发挥全固态电池性能优势，并达到较高的能量密度。
2、第一方面，本专利技术提供了一种复合正极片，所述复合正极片包括正极层和涂覆于正极层一面的固态电解质层；
3、所述正极层由包括正极活性材料的物料经干法辊压制备得到；所述固态电解质层经湿法涂覆于正极层的一面制备得到。
4、作为本专利技术的优选方案，所述正极层的厚度为30μm-500μm。
5、作为本专利技术的优选方案，所述正极层的活性物质载量≥40mg/cm2。
6、作为本专利技术的优选方案，所述固态电解质层的厚度为5-500μm，优选为20-60μm。
7、作为本专利技术的优选方案，所述固态电解质层的厚度偏差≤5μm。
8、作为本专利技术的优选方案，所述湿法涂覆于正极层一面的固态电解质层中的固态电解质包括硫化物固态电解质、氧化物固态电解质、聚合物固态电解质或复合固态电解质中任意一种或至少两种的组合。
9、作为本专利技术的优选方案，所述正极层包括以下组分：正极活性材料30wt％-95wt％、固态电解质4wt％-60wt％、导电剂0.5wt％-5wt％、可纤维化粘结剂0.1wt％-5wt％。
10、作为本专利技术的优选方案，所述正极活性材料包括钴酸锂、锰酸锂、尖晶石锰酸锂、富锂锰、镍钴铝酸锂或镍锰钴酸锂中任意一种或至少两种的组合。
11、作为本专利技术的优选方案，所述固态电解质包括氯化物固态电解质、硫化物固态电解质、氧化物固态电解质或聚合物固态电解质中任意一种或至少两种的组合。
12、作为本专利技术的优选方案，所述导电剂包括石墨、super-p、乙炔黑、科琴黑、vgcf或cnt中任意一种或至少两种的组合。
13、作为本专利技术的优选方案，所述可纤维化粘结剂包括ptfe、四氟乙烯与单体的共聚物、pvdf或ppc中任意一种或至少两种的组合。
14、作为本专利技术的优选方案，所述固态电解质层的制备包括：
15、将固态电解质浆料涂覆于电极层的一面后，进行干燥。
16、作为本专利技术的优选方案，所述涂覆方式包括刮涂、转移涂、挤压涂、流延涂或微凹涂中任意一种或至少两种的组合。
17、作为本专利技术的优选方案，所述涂覆的厚度为20μm-60μm。
18、作为本专利技术的优选方案，所述干燥温度为40℃-150℃。
19、作为本专利技术的优选方案，所述干燥时间为1h-24h。
20、作为本专利技术的优选方案，所述固态电解质浆料的制备包括：将固态电解质和粘结剂分散于溶剂中，搅拌，得到固态电解质浆料。
21、作为本专利技术的优选方案，所述粘接剂包括pvdf、peo、丁苯橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、丁腈橡胶、氯丁橡胶、乙丙橡胶、丁基橡胶、聚氨酯橡胶或丙烯酸酯橡胶中任意一种或至少两种的组合。
22、作为本专利技术的优选方案，所述固态电解质和粘结剂的质量比为(9-19):1。
23、作为本专利技术的优选方案，所述溶剂包括甲苯、二甲苯、异丁酸异丁酯、乙酸乙酯、丁酸丁酯、丁酸苄酯、二氯乙烷或庚烷中任意一种或至少两种的组合。
24、作为本专利技术的优选方案，所述搅拌的搅拌速率为100rpm-1000rpm。
25、作为本专利技术的优选方案，所述搅拌的搅拌时间为0.5h-5h。
26、作为本专利技术的优选方案，所述固态电解质浆料中固态电解质的含量为20wt％-90wt％。
27、作为本专利技术的优选方案，所述正极层的制备方法包括：
28、将正极活性材料、固态电解质和导电剂混合后加入可纤维化粘结剂进行纤维化，纤维化后的物料经辊压，得到正极层。
29、作为本专利技术的优选方案，所述混合的转速为300rpm-20000rpm，混合时间为0.1h-5h。
30、作为本专利技术的优选方案，所述纤维化的方式包括气流粉碎、螺旋挤压、高速搅拌或差速辊压中任意一种或至少两种的组合。
31、作为本专利技术的优选方案，所述气流粉碎中的气体压力为0.3mpa-0.6mpa，进料速度为30g/min-300g/min。
32、作为本专利技术的优选方案，所述高速搅拌中的转速为10000r/min-20000r/min，搅拌时间为1-30min。
33、作为本专利技术的优选方案，所述辊压的温度为40℃-150℃，辊压转速为1m/min-15m/min。
34、第二方面，本专利技术提供了一种复合正极结构，所述复合正极结构包括集流本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种复合正极片，其特征在于，所述复合正极片包括正极层和涂覆于正极层一面的固态电解质层；
2.根据权利要求1所述的复合正极片，其特征在于，所述正极层的厚度为30μm-500μm；
3.根据权利要求1所述的复合正极片，其特征在于，所述正极层包括以下组分：正极活性材料30wt％-95wt％、固态电解质4wt％-60wt％、导电剂0.5wt％-5wt％、可纤维化粘结剂0.1wt％-5wt％；
4.根据权利要求1所述的复合正极片，其特征在于，所述固态电解质层的制备包括：
5.根据权利要求4所述的复合正极片，其特征在于，所述固态电解质浆料的制备包括：将固态电解质和粘结剂分散于溶剂中，搅拌，得到固态电解质浆料；
6.根据权利要求3所述的复合正极片，其特征在于，所述正极层的制备方法包括：
7.一种复合正极结构，其特征在于，所述复合正极结构包括集流体和2张由权利要求1-6任一项所述的复合正极片，2张复合正极片未涂覆固态电解质层的一侧相对，集流体位于2张复合正极片之间与复合正极片未涂覆固态电解质层的一侧接触。
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9.一种全固态电池电芯，其特征在于，所述全固态电池电芯包括负极片和权利要求7所述的复合正极结构。
10.一种全固态电池，其特征在于，所述全固态电池包括权利要求9所述的全固态电池电芯。
...【技术特征摘要】
1.一种复合正极片，其特征在于，所述复合正极片包括正极层和涂覆于正极层一面的固态电解质层；
2.根据权利要求1所述的复合正极片，其特征在于，所述正极层的厚度为30μm-500μm；
3.根据权利要求1所述的复合正极片，其特征在于，所述正极层包括以下组分：正极活性材料30wt％-95wt％、固态电解质4wt％-60wt％、导电剂0.5wt％-5wt％、可纤维化粘结剂0.1wt％-5wt％；
4.根据权利要求1所述的复合正极片，其特征在于，所述固态电解质层的制备包括：
5.根据权利要求4所述的复合正极片，其特征在于，所述固态电解质浆料的制备包括：将固态电解质和粘结剂分散于溶剂中，搅拌，得到固态电解质浆料；
6.根据权利要求3所...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄冰，刘茜，姚猛，李玉涛，车勇，
申请(专利权)人：北京恩力动力技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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