本發(fā)明涉及固態(tài)電池材料，特別涉及一種固態(tài)電池及其制作方法。

背景技術(shù)：

1、電動(dòng)汽車和下一代電子設(shè)備的發(fā)展，對電池系統(tǒng)提出了更高的要求。電芯除需要滿足高能量密度和長循環(huán)壽命的要求外，安全性能亦是不可忽視的因素之一。然而，目前常用的鋰離子電池用有機(jī)電解液，存在易燃、易泄露等安全隱患。采用具有高安全性的固態(tài)電解質(zhì)替代液態(tài)電解液有望從根本上解決該問題，因此，基于固態(tài)電解質(zhì)全固態(tài)電池是下一代儲(chǔ)能器件的有力競爭者。然而固態(tài)電池由于電解質(zhì)與電極之間的接觸屬于固固接觸，界面接觸性能較差，隨著電池不斷循環(huán)，電極體積的反復(fù)變化會(huì)造成電解質(zhì)與活性物質(zhì)顆粒之間的接觸變差，從而導(dǎo)致界面電阻增加和容量損失，通常需要加高壓才能滿足正常充放電，嚴(yán)重限制了固態(tài)電池的實(shí)際應(yīng)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種固態(tài)電池及其制作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的一個(gè)或多個(gè)技術(shù)問題，至少提供一種有益的選擇或創(chuàng)造條件。

2、為解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案：

3、本發(fā)明提供了一種固態(tài)電池，包括圓柱支撐體、內(nèi)圓柱殼體、卷繞式堆疊體、外圓柱殼體、正負(fù)極端子，所述圓柱支撐體位于內(nèi)圓柱殼體內(nèi)部，所述卷繞式堆疊體位于內(nèi)圓柱殼體和外圓柱殼體之間，所述正負(fù)極端子位于所述卷繞式堆疊體兩端，所述卷繞式堆疊體包括依次堆疊的正極層、電解質(zhì)層、負(fù)極層。

4、本發(fā)明的有益效果是：

5、本發(fā)明的固態(tài)電池呈圓柱形狀，充分結(jié)合了圓柱殼體的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，可以對內(nèi)部卷繞堆疊提進(jìn)行全方位均勻加壓，通過內(nèi)部圓柱支撐體對固態(tài)電池進(jìn)行內(nèi)部自加壓，電芯外部無需增加額外加壓裝置，可以簡化電池包結(jié)構(gòu)，并且與傳統(tǒng)圓柱電芯成熟的工藝有較好的兼容性，具有產(chǎn)能高，自動(dòng)化程度高等制造優(yōu)勢，容易實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)。

6、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述正極層、負(fù)極層均包含集流體層和活性物質(zhì)層，所述電解質(zhì)層位于正極層和負(fù)極層中的活性物質(zhì)層中間，其中電解質(zhì)層寬度≥負(fù)極層寬度＞正極層寬度，能夠防止固態(tài)電池的短路，能夠提高固態(tài)電池的安全性。

7、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述卷繞式堆疊體包括硫化物電解質(zhì)，硫化物為li3ps4、li4p2s6或li7-aps6-aya，其中y為cl、br、i中的至少一種，a的取值為0.5～2。由于硫基固態(tài)電解質(zhì)材料較軟，在加壓下可以與正負(fù)極電極表面貼合較好，降低界面接觸阻抗。

8、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述內(nèi)圓柱殼體和外圓柱殼體均靠近其對應(yīng)殼體兩端處設(shè)有輥槽，所述內(nèi)圓柱殼體與正負(fù)極端子接觸處外翻，所述外圓柱殼體與正負(fù)極端子接觸處內(nèi)翻，以卡扣式達(dá)到對卷繞式堆疊體進(jìn)行密封。輥槽處為了便于對圓柱電芯兩端加壓，使卷繞式堆疊體兩端極耳與正負(fù)極端子貼合更緊湊，增強(qiáng)電接觸。

9、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述內(nèi)圓柱殼體厚度≤所述外圓柱殼體厚度，所述內(nèi)圓柱殼體拉伸強(qiáng)度大于所述外圓柱殼體拉伸強(qiáng)度，為了保證圓柱支撐體塞進(jìn)內(nèi)圓柱殼體時(shí)，通過內(nèi)圓柱殼體較好的拉伸對卷繞式堆疊體進(jìn)行加壓，通過外圓柱殼體較差的拉伸對卷繞式堆疊體進(jìn)行保壓。

10、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述正負(fù)極端子為圓環(huán)形金屬片，其內(nèi)環(huán)直徑≥內(nèi)圓柱殼體直徑，其外環(huán)直徑≤外圓柱殼體直徑，保證正負(fù)極端子可以入殼進(jìn)行電連接，圓環(huán)內(nèi)外環(huán)可選地進(jìn)行涂膠處理，可以更好地保證密封性。

11、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述圓柱支撐體的抗壓強(qiáng)度大于內(nèi)圓柱殼體拉伸強(qiáng)度，確?？梢酝ㄟ^擠壓內(nèi)圓柱殼體對內(nèi)部卷繞式堆疊體進(jìn)行加壓；所述圓柱支撐體高度大于正極層寬度，小于內(nèi)圓柱殼體高度，確保正極活性材料層可以充分被擠壓。

12、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，所述圓柱支撐體表面需配置絕緣層，避免因圓柱體連接正負(fù)極端子而導(dǎo)致短路。

13、本發(fā)明還提供了一種固態(tài)電池的制作方法，包括：制備復(fù)合正極片；

14、制備復(fù)合負(fù)極片；

15、卷繞：將復(fù)合正極片和復(fù)合負(fù)極片一端粘貼于內(nèi)圓柱殼體上施加一定張力進(jìn)行卷繞制備卷繞堆疊體并進(jìn)行高壓致密化；

16、組裝：將高壓致密化后的卷繞堆疊體置于外圓柱殼體內(nèi)部，對外圓柱殼體進(jìn)行輥槽處理，固定內(nèi)部卷繞堆疊體；將圓柱支撐體通過擠壓方式塞進(jìn)內(nèi)圓柱殼體中；再對正負(fù)極端子進(jìn)行垂直擠壓，對圓柱電芯進(jìn)行整形，得到成品全固態(tài)圓柱電芯。

17、該制作方法充分結(jié)合了外圓柱殼體和的內(nèi)圓柱殼體的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，可以對內(nèi)部卷繞堆疊提進(jìn)行全方位均勻加壓，通過內(nèi)部圓柱支撐體對固態(tài)電池進(jìn)行內(nèi)部自加壓，電芯外部無需增加額外加壓裝置，可以簡化電池包結(jié)構(gòu)。

18、作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，將正極活性材料、導(dǎo)電劑、電解質(zhì)和粘結(jié)劑進(jìn)行均勻混合后，涂敷在集流體上；

19、在惰性氣體下500～800℃將集流體與涂敷材料燒結(jié)為涂敷層1；

20、在涂敷層1上涂敷電解質(zhì)層，為涂敷層2；

21、將涂覆層2進(jìn)行輥壓壓實(shí)后得到復(fù)合正極片；

22、所述制備復(fù)合負(fù)極片的步驟包括：將制作材料調(diào)整為復(fù)合負(fù)極片制作材料，制備步驟與制備復(fù)合正及層的步驟相同。

23、該制作方法制作的固態(tài)電池通過實(shí)驗(yàn)對比可得出，其容量保持率顯著高于普通方法制作的固態(tài)電池。

技術(shù)特征：

1.一種固態(tài)電池，其特征在于，包括圓柱支撐體、內(nèi)圓柱殼體、卷繞式堆疊體、外圓柱殼體、正負(fù)極端子，所述圓柱支撐體位于內(nèi)圓柱殼體內(nèi)部，所述卷繞式堆疊體位于內(nèi)圓柱殼體和外圓柱殼體之間，所述正負(fù)極端子位于所述卷繞式堆疊體兩端，所述卷繞式堆疊體包括依次堆疊的正極層、電解質(zhì)層、負(fù)極層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固態(tài)電池，其特征在于：

3.根據(jù)權(quán)利要求1任一項(xiàng)所述的一種固態(tài)電池，其特征在于：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固態(tài)電池，其特征在于：

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固態(tài)電池，其特征在于：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固態(tài)電池，其特征在于：

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種固態(tài)電池，其特征在于：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種固態(tài)電池，其特征在于：

9.一種固態(tài)電池的制作方法，其特征在于：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的一種固態(tài)電池的制作方法，其特征在于，所述制備復(fù)合正極片的步驟包括：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種固態(tài)電池及其制作方法，包括圓柱支撐體、內(nèi)圓柱殼體、卷繞式堆疊體、外圓柱殼體、正負(fù)極端子，所述圓柱支撐體位于內(nèi)圓柱殼體內(nèi)部，所述卷繞式堆疊體位于內(nèi)圓柱殼體和外圓柱殼體之間，所述正負(fù)極端子位于所述卷繞式堆疊體兩端，所述卷繞式堆疊體包括依次堆疊的正極層、電解質(zhì)層、負(fù)極層。固態(tài)電池呈圓柱形狀，充分結(jié)合了圓柱殼體的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢，可以對內(nèi)部卷繞堆疊提進(jìn)行全方位均勻加壓，通過內(nèi)部圓柱支撐體對固態(tài)電池進(jìn)行內(nèi)部自加壓，電芯外部無需增加額外加壓裝置，可以簡化電池包結(jié)構(gòu)，并且與傳統(tǒng)圓柱電芯成熟的工藝有較好的兼容性，具有產(chǎn)能高，自動(dòng)化程度高等制造優(yōu)勢，容易實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：汪建軍,孫振,羅明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：高能時(shí)代（深圳）新能源科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10