【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于固态锂电池，尤其是涉及一种正极-固态电解质一体化结构及其制备方法和应用。
技术介绍
1、近年来，固态锂离子电池因具有更高的安全性和能量密度而受到广泛关注和重视。然而离子电导率和界面问题仍然是锂离子电池需要克服的两个主要困难，尤其是固-固界面问题，严重阻碍了固态锂离子电池的实际应用发展，其中正极侧的界面问题更为突出。
2、正极与固态电解质之间的界面面临几个主要问题。首先，物理接触不良会导致高界面阻抗和低锂离子传输效率。随着循环次数的增加，正极材料的体积膨胀和收缩会引起物理分层。其次，正极与固态电解质界面之间固有的电化学不稳定性，复杂的副反应会显著降低界面兼容性，固态电解质反应后形成的副反应产物会大大增加电池的阻抗。
3、为了实现电极与固态电解质界面之间的良好兼容，研究者们提出了多种解决的方式，如复合正极制备、正极颗粒包覆改性等，举例如下：
4、1、申请号为cn201810139903.6公开的固态正极复合材料、其制备方法与应用，通过静电喷雾技术将聚合物溶液和正极活性物质分散液喷射到有机三维网络结构上，使正极活性材料与电解质盐分布于连续的有机相所含的孔洞内，这些有机纤维能提供大量的特殊的界面离子输运通道，大幅提升固态正极复合材料的离子导电率，降低界面阻抗。但该专利有机三维网络是通过静电纺丝制备，对于工业化应用静电纺丝体系中只有10％左右为聚合物，纺丝效率低，有机溶剂成本高，不宜回收，易造成环境污染，且循环性能还有待提高，因此不适用于大规模的工业应用；
5、2、申请号为cn
6、3、申请号为cn201710486842.6公开的一种锂离子电池三元正极梯度分布材料前驱体及其应用，该梯度分布材料前驱体为ni0.6co0.2mn0.2(oh)2，其从核心层逐渐降低ni含量，提高co、mn的含量，在最外层形成类似1:1:1的层；制得的该梯度分布材料在高压电压下，拥有自己独特的作用，拥有较高的比容量，而且小倍率或大倍率的循环稳定性均显优异。但是该正极梯度分布设计仅针对正极材料进行了元素梯度设计，并从电池结构出发，进行电池各组分的梯度设计。
7、颗粒包覆及复合材料通常循环性能不佳且伴随着制备过程复杂化，且当前正极梯度设计仅针对正极材料本身，这只局限于正极侧，未真正实现正极侧与电解质之间的协同，因此专利技术一种合成简单且具有更优异的循环性能和稳定性的固态化梯度正极至关重要。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种正极-固态电解质一体化结构及其制备方法和应用，合成简单且具有更优异的循环性能和稳定性。
2、本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种正极-固态电解质一体化结构的制备方法，包括如下步骤：
3、s1、将正极活性物质、导电剂、粘结剂和有机溶剂加入球磨罐，进行球磨制得正极材料前驱体；
4、s2、正极材料前驱体经涂布、烘干后制得正极片；
5、s3、将聚合物组分、锂盐组分、增塑剂组分加入搅拌罐，加热搅拌配成浆料；
6、s4、将浆料倒在料盒中，使用流延机流延成型，浆料冷却凝固后得到聚合物电解质膜；
7、s5、将步骤s2中的正极片与步骤s4中的聚合物电解质膜堆叠在一起并在聚合物电解质膜的软化温度下进行热辊轧得到正极-固态电解质一体化结构。
8、作为优选，在所述步骤s1中，正极活性物质为lifepo4、ncm811、ncm622、ncm523中的一种，导电剂为导电碳黑(super p)、乙炔黑(ab)、科琴黑(kb)中的一种，粘结剂为聚偏氟乙烯(pvdf)、丁苯橡胶(sbr)、羧甲基纤维素钠(cmc-na)、聚丙烯酸(paa)中的一种，有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮(nmp)、二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基亚砜(dmso)中的一种。
9、作为优选，在所述步骤s3中，聚合物组分包括聚环氧乙烷(peo)、聚乙烯醇(pva)、聚丙烯酸(paa)、聚吡咯(ppy)、聚苯胺(pani)、聚偏氟乙烯(pvdf)、聚丙烯腈(pan)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚环氧丙烷(peo)、聚偏氯乙烯(pvdc)及其衍生物中的一种或至少两种组合；锂盐组分包括高氯酸锂(liclo4)、四氟硼酸锂(libf4)、四氟砷酸锂(liasf4)、六氟磷酸锂(lipf6)、双三氟甲基磺酰亚胺锂(lifsi)、二氟草酸硼酸锂(lidfob)中的一种或至少两种组合；增塑剂组分包括固态增塑剂和功能增塑剂，固态增塑剂的组分为碳酸乙烯酯(ec)、环丁砜(tms)、丁二腈(sn)中的一种或至少两种组合，功能增塑剂的组分为碳酸丙烯酯(pc)、碳酸二甲酯(dmc)、碳酸二乙酯(dec)、碳酸甲乙酯(emc)、1,2-二甲氧丙烷(dmp)、二甲氧甲烷(dmm)、乙二醇二甲醚(dme)、乙腈(acn)、磷酸三甲酯(tmp)、磷酸三乙酯(tep)、氟代碳酸乙烯酯(fec)、碳酸亚乙烯酯(vc)、硫酸乙烯酯(dtd)、1,3-丙烯磺酸内酯(pst)中的一种或至少两种组合。
10、作为优选，在所述步骤s3中，聚合物组分和锂盐组分占浆料总质量的15～35％，聚合物组分占聚合物组分和锂盐组分总质量的35～70％，增塑剂组分占总质量的65～85％，固态增塑剂占增塑剂组分的85～95％。
11、作为优选，聚合物组分和锂盐组分占浆料总质量的20～30％，聚合物组分占聚合物组分和锂盐组分总质量的50～65％，增塑剂组分占总质量的70～80％，固态增塑剂占增塑剂组分的89～92％。
12、作为优选，在所述步骤s3中，搅拌速度为100～2000rpm，搅拌温度为60～150℃，搅拌时间为30～180min。
13、作为优选，在所述步骤s4中，流延成型控制刮刀间隙为100～400μm，走带速度为0.05～0.5m/min，流延成型后进行自然冷却或半导体降温，半导体降温设定温度为-10～10℃。
14、作为优选，在所述步骤s5中，热辊轧速度为0.05～1m/min，轧辊温度为90～140℃，压下率为10～80％。
15、以及一种正极-固态电解质一体化结构，通过上述的正极-固态电解质一体化结构的制备方法制备得到。
16、以及一种固态锂离子电池，包括上述的正极-固态电解质一体化结构。
17、与现有技术相比，本专利技术的优点在于：
18、1、本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种正极-固态电解质一体化结构的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种正极-固态电解质一体化结构的制备方法，其特征在于：在所述步骤S1中，正极活性物质为LiFePO4、NCM811、NCM622、NCM523中的一种，导电剂为导电碳黑(Super P)、乙炔黑(AB)、科琴黑(KB)中的一种，粘结剂为聚偏氟乙烯(PVDF)、丁苯橡胶(SBR)、羧甲基纤维素钠(CMC-Na)、聚丙烯酸(PAA)中的一种，有机溶剂为N-甲基吡咯烷酮(NMP)、二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基亚砜(DMSO)中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种正极-固态电解质一体化结构的制备方法，其特征在于：在所述步骤S3中，聚合物组分包括聚环氧乙烷(PEO)、聚乙烯醇(PVA)、聚丙烯酸(PAA)、聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PANI)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯腈(PAN)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚环氧丙烷(PEO)、聚偏氯乙烯(PVDC)及其衍生物中的一种或至少两种组合；
4.根据权利要求1所述的一种正极-固态电解质一体化结构的制备
5.根据权利要求4所述的一种正极-固态电解质一体化结构的制备方法，其特征在于：聚合物组分和锂盐组分占浆料总质量的20～30％，聚合物组分占聚合物组分和锂盐组分总质量的50～65％，增塑剂组分占总质量的70～80％，固态增塑剂占增塑剂组分的89～92％。
6.根据权利要求1所述的一种正极-固态电解质一体化结构的制备方法，其特征在于：在所述步骤S3中，搅拌速度为100～2000rpm，搅拌温度为60～150℃，搅拌时间为30～180min。
7.根据权利要求1所述的一种正极-固态电解质一体化结构的制备方法，其特征在于：在所述步骤S4中，流延成型控制刮刀间隙为100～400μm，走带速度为0.05～0.5m/min，流延成型后进行自然冷却或半导体降温，半导体降温设定温度为-10～10℃。
8.根据权利要求1所述的一种正极-固态电解质一体化结构的制备方法，其特征在于：在所述步骤S5中，热辊轧速度为0.05～1m/min，轧辊温度为90～140℃，压下率为10～80％。
9.一种正极-固态电解质一体化结构，其特征在于：通过权利要求1～8所述的正极-固态电解质一体化结构的制备方法制备得到。
10.一种固态锂离子电池，其特征在于：包括权利要求9所述的正极-固态电解质一体化结构。
...【技术特征摘要】
1.一种正极-固态电解质一体化结构的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种正极-固态电解质一体化结构的制备方法，其特征在于：在所述步骤s1中，正极活性物质为lifepo4、ncm811、ncm622、ncm523中的一种，导电剂为导电碳黑(super p)、乙炔黑(ab)、科琴黑(kb)中的一种，粘结剂为聚偏氟乙烯(pvdf)、丁苯橡胶(sbr)、羧甲基纤维素钠(cmc-na)、聚丙烯酸(paa)中的一种，有机溶剂为n-甲基吡咯烷酮(nmp)、二甲基甲酰胺(dmf)、二甲基亚砜(dmso)中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种正极-固态电解质一体化结构的制备方法，其特征在于：在所述步骤s3中，聚合物组分包括聚环氧乙烷(peo)、聚乙烯醇(pva)、聚丙烯酸(paa)、聚吡咯(ppy)、聚苯胺(pani)、聚偏氟乙烯(pvdf)、聚丙烯腈(pan)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚环氧丙烷(peo)、聚偏氯乙烯(pvdc)及其衍生物中的一种或至少两种组合；
4.根据权利要求1所述的一种正极-固态电解质一体化结构的制备方法，其特征在于：在所述步骤s3中，聚合物组分和锂盐组分占浆料总质量的15～35％，聚合物组分占聚合物组分和锂盐组分总质量的35～70％，增塑剂组分占总质量的65～85％，固态增塑剂占增...
【专利技术属性】
技术研发人员：唐光盛，罗桢钰，林久，崔言明，忻粒，杨杰，戈志敏，
申请(专利权)人：浙江锋锂新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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